专利名称：课堂抽签盘的制作方法
技术领域：
本发明是一种用于完成抽签功能的机械装置。
背景技术：
在课堂抽问、作业抽查等活动中，常需要使用一种能快速完成抽签功能的装置。目前的抽 签工具主要有骰子、普通转盘、摸球
发明内容
前述这些抽签工具，要么是麻烦而耗时，要么是不适合于课堂，要么是不适合于人数多的班 级，要么是体积大，不便布置又影响美观，要么是附件多而易丟失。
本发明的技术方案
本发明的原理用两个前后层叠、各配有9种圆周刻度的转盘来对应个位数字和十位数字，每个转盘 各配一个迎风面较大且端头带有加重块的旋杆，以便其既具有足够大的惯量，又能快速停下来，同时体积 也大为减小。先根据课堂上的人数来选取有效抽签圈；然后使两个旋杆转动起来，两个旋杆停下时所处的 有效抽签圏上的数码区即分别代表个位数字和十位数字，也可是小组编号和成员编号。 预备说明
a) 实体(包括实体组中的实体)均为三维实体，都在同一个XYZ三维坐标系(图1 U)是该坐标系的 XYZ坐标轴示意图，XY坐标平面即为水平面；图1一图3共用该坐标系，读这些图时均认可该示意图 隐含于每幅图中)中。Z坐标轴为实体高度的参照坐标轴(Z坐标轴正向对应高或上、负向对应低或 下，例如，设AB为长方体上一条平行于Z轴的棱，则长方体的高度-AB)。
b) 实体组包含多个实体的一个实体集，实体组只能作为一个整体运动，且运动时实体组内各实体之间 的相对位置保持不变。
c) X坐标轴的正向为右、负向为左；Y坐标轴的正向为后、负向为前。相应地，"右移"，等价于"沿X 坐标轴的正向移动"；"左移"、"后移"、"前移"的含义依此类推。
d) 每幅图中包含多个子图，子图编号为(a)、 (b)、 (c)' ''，>;每个子图内缩放比例统一；不同子图的缩 放比例可不同。
e) 该发明的零件或部件都是由处于特定相对位置的多个基本实体，经集合运算而形成的；例如，等式 EnU, = Ent则-Entw U ErU旭表示:处于特定相对位置的实体208、 204、 205经集合运算(Ent则—Ent^
U Ent旭)而形成实体209。实体形成过程图中， 一个粗壮箭头代表一个步骤；每个过程图都是先确 定关联实体间的相对位置，然后对这些实体作集合运算(默认并集运算符U的优先级大于差集运算符
-)而形成相应的零件或部件。
f) 图中长方体的棱、圆柱或圆环的圆心线(即一条直线，是所有圆心的集合；圆弧所对应的圆心的集合 也视为圆心线)、圆锥的圆心线、半圆柱(一个圆柱被穿过其圆心线的平面等分为两个半圆柱)的棱、 直三(四)棱柱的侧棱、梯形台(即横截面为梯形的直四棱柱，对应于梯形上下底的面称为梯形台底 面，其它面称为侧面。若该横截面为等腰梯形，则称为等腰梯形台)的上下底面的边，如无特殊说明， 只能平行于XYZ三维坐标系中的一个轴(包括在形成实体的过程中)。
g) 实体(实体组)的端面设面F是实体上的一个平面，实体中不在面F上的点都处于面F—侧(即该 实体的任意一点都不处于面F的另一侧)，这称面F是该实体的一个端面。根据端面相对于实体重心 的位置，端面可分为上、下、左、右、前、后端面(上、下、左、右、前、后的定义见前文)。依此 类推，可得到实体组端面的定义。
h) 实体(包括实体的拷贝、实例、镜像以及翻转后的实体)上的棱或线，如是来源于d)所述的棱或线， 在无特珠说明的情况下，也视作平行于XYZ三维坐标系中的一个轴。相应地，由这祥的棱所构成的实 体面平行于三维坐标系中的一个坐标平面。实体的拷贝、实例，如无特别说明，经平移或缩放或沿坐
3标轴翻转Nx90。 (N为正整数)后，.均可与实体完全重合。 i)实体或实体组的实例实体或实体组与实例的关系，相当于计算机软件中类与实例的关系，不同实例
的大小和参数值可不同，但其特征形状与实体相符。 j)实体或实体组的拷贝与该实体或实体组完全相同的实体或实体组，
k)实体或实体组的镜像它经"面对称"变换后，能与实体或实体组完全重合。如无特殊说明，实体或
实体组的镜像对称于实体或实体组，且其对称平面是一个平行于坐标平面的平面。 1) 令附图中元素的编号为a3a2aia。，则a由为该元素所在的图号(如该元素出现的图号，则该元素
是一个引用；若元素的编号为a&a产0,则该元素所在的图号为a》。实体的集合运算公式中，EnU^
代表编号为abcd的实体或实体组(对实体组，Enu。d代表实体组内所有实体的并集)。如某实体名称
是XX，编号为abcd,那么在称呼上，实体abcd等价于XXabcd，如封板止滑片1556与实体1556等价。 m)带下标的单一的大写字母下标代表实体(实体组)的编号，大写字母代表顶点(或角点，即包括凹
面体凹角多条交线的交点)，如Ma。，表示实体(实体组)abc的顶点M。 n)带下标的两个大写字母下标代表实体(实体组)的编号，两个大写字母代表棱，如AB。b。d,表示实体
abcd的棱AB。如AB^不是一条棱，则AB,代表点A^到点B*d的连线。在数学表达式中，代表AB ted
则实体abcd的棱AB的长度。 o)带下标的三个大写字母下标代表实体的编号，三个大写字母代表平面，如ABCab￡d，表示实体abcd
的平面ABC，该平面穿过实体abcd上的三个点A、 B、 C。 p) Radiusltal:表示实体abcd的半径。Face^-。表示实体abcd上编号为abcd-n的面。Axisab。d:表示实体
abcd的圆心线(圆柱、圆环、圆锥、圆弧的所有圆心构成的直线，视为圆心线)。HeigtiL"表示实体
abcd的高度。
q)线段AB居中在线段CD:表示线段AB与线段CD共线，AB〈CD, AB居中在CD的点C、点D之间。
r)线段AB居中在线段CD的正X坐标轴方位把线段AB沿负X坐标轴方向移动一定距离后，线段AB可
居中在线段CD上。对其他坐标轴方位，可依此类推。 s)实体A居中在实体B的正X坐标轴方位实体A、实体B不相交；沿负X坐标轴方向移动实体A移动
一定距离后，实体A的重心可与实体B的重心重合。对其他坐标轴方位，可依此类推。 t)线段AB在线段CD上:表示线段A3与线段CD共线，AB<CD, AB在CD的点C、点D之间。 u)面ABC居中在面DEF:表示ABC的面积〈DEF的面积，面ABC包含在面DEF中(面ABC与面DEF共面)；面
ABC在面DEF上居中，即面ABC的重心、面DEF的重心重合。 v)线段AB与线段CD完全重合AB与CD同长，AB的端点A、 B与CD的端点C、 D分别重合。 w) Lengthx.^:实体abcd ( abcd为实体的编号)沿X坐标轴的长度。设EF是长方体abcd的棱，EF平
行于X坐标轴，则长方体abcd沿X坐标轴的长度Lengtlu. :^ = EF。同理，Length,,化d则为实体abcd
沿Y坐标轴的长度；Widths, ab。J"j为实体abcd沿X坐标轴的宽度；Width,.， 3^则为实体abcd沿Y坐标
轴的宽度。
x)实体A.实体B沿Y坐标轴的同宽(等宽或同长)实体A、实体B沿Y坐标轴的宽度相同(或长度相 同)。后文所述"沿X坐标轴移动实体"等价于"沿一条直线(该直线平行于X坐标轴)移动实体"；其 它与此雷同的陈述，其含义可依此类推。 y)实体A内贴于实体B的面CDE:实体A包含于实体B,实体A的 一个面包含于实体B的面CDE。 z) 实体A外贴于实体B的面CDE:实体A的 一个面(设该面为Face*—!)包含于实体B的面CDE,且Facea^ 为实体A与实体B的交集。
该课堂抽签盘由主盘、次盘、主旋杆、次旋杆、弧形销构成；主盘和磁盘上的图案与主旋杆、次旋杆配合
即可完成抽签功能。
1 主盘1.1 实体105:图l(a)中，实体102是长方体101的拷贝，圆柱体103的半径大于圆柱体104的 半径，且Height[。产2 * Radius, d。4是AB1M的中点，C旭是AB1()2的中点，Atw是圆柱体104右端 面的圆心。先令移动实体IOI、 102、 104,直到Cm、 C,。2、 Aw重合，再把实体1(H沿Z轴正向 移动Radiusw-l (咖)，把实体102沿Z轴负向移动Radius^ - 1 (咖),再把实体IOI、 102沿 X轴负向移动Widths 182/2;接着令圆柱体103右端面的圆心与圆柱体104右端面的圆心重合， 则经下式形成实体105: Ent,。产Ent朋UEnt102UEnt103UEntl04.
1.2 实体115:图l(b)中，AB是圆柱体111(呈片状)右端面上平行于Y坐标轴的一条线段，Cm 既是圆柱体lll右端面的圆心，又是AB的中点。今用平行于ZX坐标面，分别经过AB的两个 端点的两个平面把圆柱体lll切分为三个部分，中间的部分即为实体112。圆柱体1B的半径大 于圆柱体114的半径，圆柱体113的半径大于圆柱体103的半径。令圆柱体113的右端面圆心、 圆柱体114左端面的圆心、实体112左端面的圆心(即实体112左端面上圆弧线所对应的圆心) 重合，则由下式得到实体115: Entll5=Ent112U Ent13 U Ent114。
1.3 实体组121:图l(c)中，Width:(, n)—; = Width, 5。实体组12i中，实体105右端面的圆心与实 体115右端面的圆心重合。
1.4 主盘204:图2中，圓环203是圆环202的拷贝，圆柱体20l成片状，Widtk旭=Widths 。 A加是圆柱体201右端面的圆心，A旭是圆柱体202右端面的圆心，A加是圆柱体203右端面的圆 心。令实体组121右端面的圆心与圆柱体2Q1右端面的圆心重合；再令圆环202、 203与圆柱体 201相交，但圆环202、 203的圆孔位于圆柱体201之外，且A:。2、 A:仏Am共线，A^、 A加关于 A^对称，则由下式得到主盘204: Entw-EnUtUEnt^UEnt^UEntus _Ent105。圆环202、 203 所形成的孔称为课堂抽签盘的定位孔，借助于螺钉和定位孔即可把课堂抽签盘固定在墙上或桌 面上。把主盘204绕Y坐标轴旋转180度即得到实体205,实体205上沿Z坐标轴走向的通孔 205 -l称为销孔，实体205上的凸起部位205 -2称为止旋凸。主盘205上，大圆管205 - 3的 半径大于小圆管2 05 - 4。
2 次盘图4(a)中，实体4Q3是实体112的拷贝，圆柱体401的半径大于圆柱体402的半径，令圆柱 体401'圆柱体402、实体403三者右端面的圆心重合，则由下式得到次盘404: ErU"nU:" - Ent402 U Ent403 。次盘404上的小缺404 - 1称为止旋凹。
3 旋杆图3(a)中，实体301、 302均是长方体，2 x Width:i, 3。FWidthx, ; 。实体组303中，AB^居中 在AB;。!上，实体组3Q3经下式形成实体304: Ent，=Ent3。2-Ent301。
3.1 实体304:图3(a)中，实体303是长方体，C^是AB:。3的中点；圆柱体301的半径大于圆柱 体302的半径，A巡是圆柱体301上端面的圆心，Aw是圆柱体302上端面的圆心；Width,, Ml=Width.(, :., =WidUiY, w。移动圆柱体301、圆柱体302、长方体303，直到A则、A^、 C^重合， 则由下式得到实体304: Ent服Ent〗。,U Ent303 - Ent302。
3.2 旋杆图3(b)中，实体314是实体304的镜像，实体313为箭头形薄片；圆柱体311的半径 小于圆柱体312的半径，Am是圆柱体311上端面的圆心，Aw是圆柱体312上端面的圆心；Width,.. 〗u = Width,, 3t2， Wi线,311> Width',, w。设d-(Wi线.3『Widthf. ;14 ) /2,先令A3。" A]"、 Am、 A^重合，然后把圆柱体311、 312同时上移d，实体313贴合在实体314的上端面，则经下式 形成旋杆315: EfiU5=Ent312UEiit3(MUEnt313UEnt314-Entm。旋杆315中，圆通孔315-l称为 调重孔，棱315-2与棱315-3共线；棱315 - 3靠近箭头315 - 4，称为瞄线。
3.3 主旋杆在前述3.1、 3.2过程中，令Widthz, 3。3 = 100mm,由此形成的旋杆315即为主旋杆510; 令Wi线，3。3 = 55mm，由此形成的旋杆315即为次旋杆515。
3.4 弧形销
3.4.1实体4i3:图4(b)中，圆环411的径向截面为长方形，Aw.是圆环411上端面的圆心； 实体412是长方体；Width,川=Width,. 412, Radius4u是圆环411的外径，Radius4"<Widthx."2， Radius"KWidthz, 412。令A"" A"2重合，则由下式得到实体413: Ent"产Ent川-Ent412。 3.4.1.1弧形销图4(b)中，实体413上，弧AB-弧BC，即B"3是弧AC的中点，D"3 是实体413上端面的圆心；长方体414中，Widthz. 41产2* Radius"!, A"4是CD""的中 点，B"4是EF^的中点，设AB^是A州、B^的连线；实体413与长方体414等高。 令移动并旋转实体413和414，直到Bw、 D"3、 AB化共线，且Bw与Aw重合，则 由下式得到弧形销415: EnU5=Ent4 UEnt414。弧形销415上由实体414对应形成的 部位称为销舌。
4 装配图5中，圆柱体511称为加重块，其材料为非磁性材料(如玻璃)，实体512、 513、 514是圆 柱体511的拷贝。令主旋杆510中间的圆孔松配合地套在主盘205的大圆管205 - 3夕卜，次盘404中 心处的孔配合地套在主盘205的小圆管205 - 4外，且次盘404的止旋凹与主盘205的止旋凸紧配合， 次旋杆515中间的圆孔配合地套在主盘205的小圆管205 - 4外，次盘404介于主旋杆510和次旋杆 515之间，弧形销415的销舌穿过主盘的销孔并配合地套在主盘205的小圆管205 - 4外，非磁性圆柱 体5U、 512、 513、 514分别紧配合在主旋杆和次旋杆两端的调重孔中，于是形成实体组516，实体组 516即为课堂抽签盘。
5 主盘与次盘上的图案图6中，主盘上分布有十个同心圆，所有同心圆的半径构成一个等差数列，其 中最小圆的半径大于次盘的外半径。相邻两个圆之间的区域称为 一个抽签圈，每个抽签圈沿周向等分 为多个数码区，同 一抽签圈内相邻数码区间的分界线为 一径向线段。把主盘上的九个抽签围从外向内 依次分别等分为IO、 9、 8、 7、 6、 5、 4, 3、 2个数码区。设一个抽签圈内含有N + 1 (N为整数，1《 N《9)个数码区，则在该抽签圈的每个数码区内注有一个字符串"N:X"(N、 X为小于10的整数)； 其中X为整数变量，且0《X《N,每个数码区有一个唯一的字符串(即任意两个数码区的字符串不同)， 该抽签圈称为N号抽签圈，字符串"N:X"所在的数码区称为N : X数码区。次盘上的图案与主盘的 图案同，二者只是尺寸有别而已。
6 使用说明该发明有两种抽签方法
6.1方法一对学生已编号的固定班级，设其全班人数为ab+l (a代表十位数字，b为个位数字)， 且是从O开始逐一编号；这时，主盘可称为十位盘，次盘可称为个位盘。选取主盘上的a号抽 签圈作为主盘有效抽签圈；使两个旋杆转动起来，设两个旋杆停下时，主旋杆瞄线停在主盘有 效抽签圈上的a : X数码区，若X<a，选取次盘上的9号抽签围作为次盘有效抽签圈，次旋杆 瞄线停在次盘有效抽签圈的9 : Y，则抽中的编号为XY(X代表十位数字，Y为个位数字)；若X =a,选取次盘上的b号抽签圈作次盘有效抽签圈，主旋杆瞄线停在次盘有效抽签圈的9 : Y, 则抽中的编号为aY(a代表十位数字，Y为个位数字)。
6.2 方法二对学生未编号的临时培训班，把全班学员分为N+l (N为整数，1《N《9)个小组，且 每个小组的成员数量<10;把所有小组从Q开始逐一编号；每个小组内，以现场座位顺序，把 成员从O开始逐一编号。这时，主盘可称为小组盘，次盘可称为成员盘。选取主盘上的N号抽 签圈作为主盘有效抽签圈；使两个旋杆转动起来，设两个旋杆停下时，主旋杆瞄线停在主盘有 效抽签圈上的N : X数码区，若X小组的成员数量为M+1,选取次盘上的M号抽签圈作为次盘 有效抽签圈，次旋杆瞄线停在次盘有效抽签圈的M : Y,则抽中的成员为X小组的Y号成员。
本发明的有益效果
本发明体积小、重量轻，原材料消耗少，实现了免螺钉组装生产，成本低；操作快速而简单，能一次 抽得任意小于IOO的整数，既适合于学生已编号的固定班级，也适合于学生未编号的临时培训班；还可在 随机理论教学中作辅助教学工具，兼具趣味性和实用性；不带附件，不存在附件失落的问题，有一定的装 饰功能，使用寿命长，尤其适合于安装于公共场合。
图1—图5是本发明的机械零件或部件(均为三维实体)成形过程图或装配图。 图6是本发明的原理图。
权利要求
1课堂抽签盘，一种能完成抽签功能的机械装置，其特征在于主旋杆(510)中间的圆孔松配合地套在主盘(205)的大圆管(205-3)外，次盘(404)中心处的孔配合地套在主盘(205)的小圆管(205-4)外，且次盘(404)的止旋凹与主盘(205)的止旋凸紧配合；次旋杆(515)中间的圆孔松配合地套在主盘(205)的小圆管(205-4)外；弧形销(415)的销舌穿过主盘的销孔并配合地套在主盘(205)的小圆管(205-4)外，4个非磁性圆柱体分别紧配合在主旋杆和次旋杆两端的调重孔中；主盘上的九个抽签圈从外向内依次分别等分为10、9、8、7、6、5、4、3、2个数码区，每个数码区内注有一个字符串“NX”，N、X为小于10的整数；次盘上的图案与主盘的图案同。
全文摘要
本发明课堂抽签盘是一种具有抽签功能的机械装置，使分别与主盘和次盘靠近的主旋杆和次旋杆转动起来，两个旋杆停下时，主旋杆瞄线和次旋杆瞄线所处的有效抽签圈上的数码区，分别代表个位数字和十位数字，也可是小组编号和成员编号；主盘上的九个抽签圈从外向内依次分别等分为10、9、8、7、6、5、4、3、2个数码区，每个数码区内注有一个字符串“N:X”；次盘上的图案与主盘的图案同。本发明体积小，不带附件，整个操作过程快速而简单，既适合于学生已编号的固定班级，也适合于学生未编号的临时培训班；还可在随机理论教学中作辅助教学工具。
文档编号G07C15/00GK101546450SQ20081004508
公开日2009年9月30日 申请日期2008年3月28日 优先权日2008年3月28日
发明者华 王 申请人:华 王