一种模拟世界坐标系中的曲面的教具的制作方法

1.本实用新型属于教学辅助工具技术领域，涉及一种模拟世界坐标系中的曲面的教具。


背景技术：

2.在高等数学教学中，涉及到很多的曲线曲面，教师在讲解这些曲面时需要结合图形讲解。
3.传统的曲面教具均为让一个可以沿母轴旋转的模拟曲线进行旋转运动，从而模拟出曲面的形成过程，但是传统的曲面教具均为简单的进行曲面的模拟，不能展示出曲面在世界坐标系和参考坐标系中的位置关系，无法形成有效的形象化展示。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种模拟世界坐标系中的曲面的教具，解决了在教学过程中，模拟曲面在世界坐标系中的位置关系的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种模拟世界坐标系中的曲面的教具，包括底板，在底板上侧固设有左侧板和后侧板，左侧板和后侧板均为竖直设置，左侧板为前后纵向延伸，后侧板为左右横向延伸，左侧板固设在后侧板的左端前侧；
7.在底板上侧呈矩形分布4个电动推杆，电动推杆竖直设置，在四个电动推杆的上侧设有一块活动板，活动板与电动推杆之间通过球面副连接，球面副包括固设在活动板下侧的空心的球头座和固设在电动推杆上侧的球头，球头插入球头座中；
8.活动板上侧设置有转轴，转轴由动力机构带动，在转轴的侧边固定连接有第一撑杆和第二撑杆，一条模拟曲线与第一撑杆和第二撑杆均可拆卸连接。
9.所述动力机构包括电机，电机固设于活动板的下侧，电机的输出轴向上伸出，并且电机输出轴穿过活动板，电机输出轴与转轴对接。
10.所述模拟曲线为塑料材质，用于模拟数学函数曲线。
11.所述第一撑杆和所述第二撑杆的端部均设有夹子，夹子夹住模拟曲线。
12.活动板间隔设于左侧板的右侧，并且活动板间隔设于后侧板的前侧。
13.球头座包括一个空心的半圆球体和固定对接在半圆球体下侧的空心的球台，半圆球体的内表面和球台的内表面均与球头的外表面接触。
14.本实用新型的有益效果：
15.本实用新型所述的一种模拟世界坐标系中的曲面的教具，解决了在教学过程中，模拟曲面在世界坐标系中的位置关系的技术问题，本实用新型采用活动板模拟参考坐标系，采用底部、左侧板和右侧板模拟世界坐标系，可以清楚的看出曲面在世界坐标系中的位置，为教学提供了有力的形象化展示。
附图说明
16.图1为本实用新型的结构示意图；
17.图2为本实施例的球面副的结构示意图；
18.图3为本实施例的活动板在球面副上转动角度后的示意图；
19.图4为本实施例的球头座的结构示意图；
20.图5为本实用新型的夹子的结构示意图；
21.图中：电动推杆1、左侧板3、通孔4、转轴5、第一撑杆7、模拟曲线8、夹子9、第二撑杆10、后侧板12、底板13、活动板15、电机16、半圆球体17、球台18、球头19、球面副20、球头座21。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.如图1-图5所示的一种模拟世界坐标系中的曲面的教具，包括水平的底板13，在底板13上侧固设有左侧板3和后侧板12，左侧板3和后侧板12均为竖直设置，左侧板3为前后纵向延伸，后侧板12为左右横向延伸，左侧板3固设在后侧板12的左端前侧，左侧板3与后侧板12相垂直；
24.在底板13上侧呈矩形分布4个电动推杆1，电动推杆1竖直设置，电动推杆1的推杆向上伸出，向下缩回，电动推杆1的底端固设在底板13上侧。
25.在四个电动推杆1的上侧设有一块矩形的活动板15，四个电动推杆1分别位于活动板15的四个角点下侧。
26.活动板15与电动推杆1之间通过球面副20连接，即活动板15通过四个球面副20分别连接四个电动推杆1，球面副20包括固设在活动板15下侧的空心的球头座21和固设在电动推杆1上侧的球头19，球头19为圆球状并固设在电动推杆1的推杆上侧，球头19插入球头座21中；
27.球头座21包括一个空心的半圆球体17和固定对接在半圆球体17下侧的空心的球台18，半圆球体17固设在活动板15下侧，半圆球体17一端开口，球台18两端开口，半圆球体17的端口与球台18其中一个端口正对且两者固定连接在一起，半圆球体17的内表面和球台18的内表面均与球头19的外表面相适配，半圆球体17的内表面和球台18的内表面均与球头19的外表面贴合并接触。
28.活动板15上侧设置有转轴5，转轴5垂直于活动板15，转轴5由动力机构带动，所述动力机构包括电机16，电机16安装在活动板15的下侧，电机16的输出轴向上伸出，并且电机16输出轴穿过活动板15，活动板15设有通孔4，电机16输出轴向上穿过活动板15的通孔4，电机16输出轴顶端与转轴5底端通过焊接或者联轴器对接。电机16输出轴与转轴5同轴设置。
29.在转轴5的侧边固定连接有第一撑杆7和第二撑杆10，第一撑杆7和第二撑杆10上下间隔平行设置，所述第一撑杆7和所述第二撑杆10的端部均设有夹子9，夹子9自带两个手柄，第一撑杆7的内端固定连接转轴5、外端固定连接第一个夹子9的其中一个手柄，第二撑
杆10内端固定连接转轴5、外端固定连接第二个夹子9的其中一个手柄。
30.第一撑杆7和第二撑杆10均与一条模拟曲线8可拆卸连接，第一撑杆7外端的夹子9和第二撑杆10外端的夹子9均夹住模拟曲线8。
31.所述模拟曲线8为塑料材质的杆件，用于模拟数学函数曲线。
32.初始时，四根电动推杆的推杆顶端等高，活动板为水平状态，电机输出轴和转轴均为竖直状态，第一撑杆7和第二撑杆10均为水平状态。
33.本实用新型将底板13、左侧板3和后侧板12作为世界坐标系中的x轴所在平面、y轴所在平面和z轴所在平面，采用4个电动推杆1来带动活动板15的转动，当4个电动推杆1分别以不同的长度进行伸缩时，可以带动活动板15整体转动，从而带动转轴5上的曲线进行转动，模拟出曲面在世界坐标系中的位置关系。
34.本实用新型采用4个电动推杆1分别带动活动板15的4个顶点进行转动，其转动时，活动板15的矩形中心可以始终保持不变或只能在y轴方向上做上下运动，这样就很好的模拟出了一个参考坐标系，即，以活动板15的中心作为原点，以转轴5方向作为z轴，以活动板15坐在平面作为x轴所在平面建立出参考坐标系，此时参考坐标系的y轴所在平板则为与活动板15垂直的平板，该平面为虚拟平面，不用示出。
35.由于本实用新型中的参考坐标系的原点位置可以固定，其与世界坐标系形成了很好的位置对比关系，可以形象的展示出曲面旋转后在世界坐标系中的投影，有利于教学讲解。
36.本实施例中，电机16为伺服电机16通过外部的电机16编码器进行控制，电动推杆1通过外部电源进行供电。
37.本实施例中，左侧板3和后侧板12上还设有白板，方便教师进行书写标记。
38.本实用新型所述的一种模拟世界坐标系中的曲面的教具，解决了在教学过程中，模拟曲面在世界坐标系中的位置关系的技术问题，本实用新型采用活动板15模拟参考坐标系，采用底部、左侧板3和右侧板模拟世界坐标系，可以清楚的看出曲面在世界坐标系中的位置，为教学提供了有力的形象化展示。