专利名称：多功能正弦曲线仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种绘图器械，具体的说是一种可在图纸或黑板上精确地作出正(余)弦曲线的绘图仪。
在教学和工程技术中，经常要遇到正(余)弦函数图象的作图问题。如描述物体做简谐振动和交流电等现象。现行作图方法通常是描点法或结合曲线板描点，作出来的图象精确度不高。而可直接在图纸或黑板上精确地作出正(余)弦曲线的绘图仪在现有技术中未出现。
本实用新型的目的是提供一种可在图纸或黑板上精确地作出正(余)弦函数图象的绘图仪。
该正弦曲线仪包含一个由平行双曲柄机构、导振板和滑块振子构成的可产生简谐振动的谐振装置，其中，导振板贴着平动的连杆并与其垂直固定在机架上，滑块振子联接在连杆与导振板之间的垂足处，使连杆平动时可推动滑块振子在导振板上往复滑动；滑块振子上联接有笔；在上述机架上还设有驱动装置，该装置可将该机架相对图纸或黑板的位移转变为曲柄的回转运动，并使机架的位移与曲柄所获得的回转次数成一定的正比关系。曲柄回转使连杆平动，进而推动滑块振子在导振板上滑动，滑块振子在滑动行程中的位移随曲柄的旋转角度的改变而变化，变化关系遵从正弦函数关系。而曲柄旋转角度同机架相对图纸或黑板的位移成正比关系，因而，上述滑块振子的位移同机架的位移的关系也遵从正弦函数。因此，滑块振子在导振板上的滑动就是广义上的简谐振动。其上的笔在图纸或黑板上的轨迹就是一条光滑而精确的正(余)弦曲线。
驱动装置中设有在机架的上述位移一定时可使曲柄获得不同回转次数的结构。这实际上改变了滑块振子的振动频率，使该正弦曲线仪可作出不同周期的正(余)弦曲线。
曲柄上设有可改变其有效长度的结构，可调节滑块振子的滑动行程的长度以起到调节其振幅的作用。这使该正(余)弦曲线仪可作出不同振幅的正(余)弦曲线。
由于技术方案中采用了谐振装置和调频、调幅结构，本实用新型既可在图纸或黑板上精确地作出不同类型的正(余)弦曲线，又是一种用来演示简谐振动的物理教学仪器。它结构简单，使用十分方便。
以下结合附图对本实用新型的最佳实施例作详细说明。
图1是本实用新型的结构图。
在
图1中，曲柄[4]的一端用圆柱销[2]联接在机架[1]上。两曲柄[4]的几何轴向中央上均有一个槽[5]，其与连杆[8]联接的圆柱销[6]设在该槽内可移动，该圆柱销[6]的一端上设有螺纹并配有定位螺母[7]，可将其定位在该槽[5]内任意位置上。连杆[8]两端上的圆柱销[6]间的距离同机架[1]两端上的圆柱销[2]间的距离相等，两曲柄[4]上圆柱销[2]同[6]间的距离始终调节相等。这保证了连杆[8]的运动为平动。导振板[13]贴着平动着的连杆[8]并与其垂直，对称着固定在机架[1]的中央上，构成坚固的十字架结构。在连杆和导振板的几何轴向中央分别设有滑槽[9]和[14]，滑块振子[10]联接在两滑槽之间的垂足上，可在其中滑动。在滑块振子上中央有一套筒[12]，其中装有笔[11]，根据需要可以是铅笔或粉笔。笔和套筒间可设一张力弹簧，以调节笔[11]同图纸或黑板的接触。驱动装置是由一对相同大小的曲柄同步轮[3]和一个轨道板[17]构成的。曲柄同步轮[3]同曲柄[4]共用圆柱销[2]联接在机架[1]的两面上，它们运转时同步。轨道板[17]在作图中固定在图面上，其上的支承垫块[18]使其与图面保持适度的空间距离，以使机架[1]通过伸展的滑臂[16]搭载在其上可水平地移动而只使笔[11]的尖端与图面接触。曲柄同步轮[3]的周边抵触在轨道板[17]的边上，在机架[1]移动时在其上无打滑地滚动，从而带动曲柄[4]及整个谐振装置运动，而使笔[11]在图纸或黑板上作出精确的正(余)弦曲线。曲柄同步轮[3]可做成齿轮体，轨道板[17]上对应设有齿条；它也可是耐磨的胶轮体，以在轨道板上获取足够的磨擦力而无打滑滚动。
驱动装置上改换不同半径的曲柄同步轮，即可在机架[1]在轨道板[17]上的位移相同时而曲柄[4]的回转次数不同。这就改变了所作正(余)弦曲线的频率。因此，可准备一定数量的曲柄同步轮对，每对中的半径相同，并标明半径值，而每对间的半径均不同。将它们分开组合成一对相同的塔式曲柄同步轮组[15]设在机架上备用。绘图中所需一定半径的一对曲柄同步轮从其中选用。曲柄同步轮在圆柱销[2]上可用花键联接，既可同步转动又便于更换。
曲柄[4]的有效长度即其上圆柱销[6]同[2]之间的距离可由定位螺母[7]使圆柱销[6]在其上槽[5]里的定位来调节。这可改变所作正(余)弦曲线的振幅。为使该调幅做到直观、定量，可在槽[5]旁边以圆柱销[2]为0起点，以圆柱销[6]在槽[5]里所能达到的最远位置为终点标上长度刻度数值。定位螺母[7]所在的刻度位即是曲柄[4]的有效长度的值。
绘曲线前，先调好该正弦曲线仪。如作y＝sinx的图象，使曲柄有效长度与所选曲柄同步轮的半径值相等，可都定为1个单位长度。再使滑块振子处于平衡位置并使笔[11]抵在坐标原点上，在轨道板上移动机架即可得到一定周期的图象。如先作出曲线再标上坐标系则更快捷。作y＝cosx的图象同上，只是在坐标系中的位置不同。作y＝3sin(2x+π)的图象同上，只是曲柄的有效长度定为3个单位，要选用半径值为个单位的曲柄同步轮对，处于平衡位置的笔[11]抵在x轴上的-π/2点上。同描点法相比，简捷而精确。
该正弦曲线仪除可作各类正(余)弦曲线及波形图外，由于本身是个简谐振动装置，因而还是一种演示简谐振动的物理教学仪器。所作曲线就是滑块振子的振动图线，即位移——时间图线。
本实用新型不受图中实施例的限制，在许多地方均可改变。如连杆和导振板可设计成导杆状，在滑块振子上对应有两个垂直的滑孔；曲柄也可设计为圆盘状，其上按离圆心的远近挖有许多孔，以联接连杆并起调幅作用；圆柱销[2]上可直接安置上塔式曲柄同步轮组[15]或其它无级调频结构。
权利要求1.一种正弦曲线仪，它包含一个平行双曲柄机构，在该机构的机架[1]上固定有与该机构的连杆[8]垂直并与其平动面平行的导振板[13]，在连杆[8]和导振板[13]上联接有滑块振子[10]，该联接使连杆[8]平动时可推动滑块振子[10]在导振板[13]上往复滑动；滑块振子[10]上联接有笔[11]；该机构的机架[1]上还设有可将该机架[1]相对图纸或黑板的位移按一定的正比关系转变为该机构的曲柄[4]的回转运动的驱动装置。
2.根据权利要求1所述的正弦曲线仪，连杆[8]和导振板[13]上分别有一个滑槽[9]、[14]，滑块振子[10]联接在上述两滑槽之间。
3.根据权利要求1所述的正弦曲线仪，驱动装置是由一对相同的曲柄同步轮[3]和一个轨道板[17]构成，曲柄同步轮[3]与曲柄[4]在机架[1]上同轴联接并转动同步；机架[1]上伸展有滑臂[16]，可搭载在轨道板[17]上移动；曲柄同步轮[3]抵触在轨道板[17]上，在使机架[1]沿轨道板[17]移动时在其上无打滑滚动。
4.根据权利要求3所述的正弦曲线仪，曲柄同步轮[3]是圆柱齿轮体，轨道板[17]上对应设有齿条结构。
5.根据权利要求3所述的正弦曲线仪，在机架[1]上备用有一对相同的分别由不同半径的曲柄同步轮所组成的曲柄同步轮组[15]，驱动装置上的曲柄同步轮对从其中选用。
6.根据权利要求1所述的正弦曲线仪，把连杆[8]同曲柄[4]联接的是一端设有螺纹的圆柱销[6]，其上配有定位螺母[7]，在曲柄[4]上设有一个槽[5]，该圆柱销[6]设在槽[5]里，定位螺母[7]可将其定位在该槽[5]里的任意位置上。
专利摘要本实用新型是一种多功能正弦曲线仪，在平行双曲柄机构的机架[1]上固定的导振板[13]与连杆[8]垂直，在它们上的滑槽间联接的滑块振子[10]上设有笔[11]；与曲柄[4]同轴的曲柄同步轮[3]抵触在轨道板[17]上，可从备用的曲柄同步轮组[15]中按半径值选用；曲柄有效长度由其与连杆联接轴上的定位螺母[7]调节。使机架沿轨道板移动，即可在图纸或黑板上精确地作出不同类型的正(余)弦函数图像及波形图；它还是一种演示简谐振动的物理教学仪器。
文档编号B43L11/00GK2258822SQ9621349
公开日1997年8月6日 申请日期1996年7月8日 优先权日1996年7月8日
发明者孙祥伟, 孙皞 申请人:孙祥伟, 孙皞