一种数学教学用自动画图装置
阅读说明：本技术 一种数学教学用自动画图装置 (Mathematics teaching is with automatic drawing device ) 是由 代美丽 安莉 庄波 于 2021-02-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种数学教学用自动画图装置,涉及教学用具技术领域,其包括环形外轨,环形外轨的内壁固定设置有环形齿条,环形外轨的前侧壁左右端均固定设置有L形支撑杆,两个L形支撑杆的相对侧固定设置有安装座。该数学教学用自动画图装置,通过在环形外轨内设置的旋转长条板,当伺服电机的输出轴带动旋转长条板在环形外轨内旋转时,进而可以实现带动两个滑筒做环形运动,此时两个滑筒内粉笔安装座上夹持的粉笔可以随着圆筒旋转一百八十度在黑板上画出两个半圆线,两个半圆线刚好可以形成一个圆形,进而可实现在黑板上画出标准的圆形,相对与老师手动画圆,能够避免画出的圆形存在偏差,导致学生理解出现偏差等,使学生更容易理解等。(The invention discloses an automatic drawing device for mathematical education, and relates to the technical field of teaching aids. This automatic drawing device is used in mathematical education, through the rotatory rectangular board that sets up in the annular outer rail, when servo motor's output shaft drives rotatory rectangular board when annular outer rail internal rotation, and then can realize driving two slide cartridges and be the annular motion, the chalk of centre gripping can be along with the rotatory one hundred eighty degrees of drum two semicircle lines of drawing on the chalk mount pad in two slide cartridges this moment, two semicircle lines just can form a circular, and then can realize drawing out standard circular on the blackboard, relative and the manual drawing circle of mr, the circular existence deviation that can avoid drawing, lead to the student to understand the deviation etc. that appears, make the student understand etc. more easily.)
技术领域
本发明涉及教学用具技术领域，具体为一种数学教学用自动画图装置。
背景技术
数学是研究数量、结构、变化、空间以及信息等概念的一门学科，数学是人类对事物的抽象结构与模式进行严格描述的一种通用手段，可以应用于现实世界的任何问题，所有的数学对象本质上都是人为定义的，从这个意义上，数学属于形式科学，而不是自然科学，不同的数学家和哲学家对数学的确切范围和定义有一系列的看法，在人类历史发展和社会生活中，数学发挥着不可替代的作用，同时也是学习和研究现代科学技术必不可少的基本工具。
高中教学过程中，画图是必备的知识之一，一般老师在画圆形或椭圆形时不借助画图器具也能够画出，但是由于画出的圆形或椭圆形存在一定的偏差，会导致学生理解出现偏差等，且现有的画图装置在使用时还需要老师手动操作去画，会降低使用效率，且传统的画图装置结构过于单一，要么只能画圆形，要么只能画椭圆，且圆形或椭圆的尺寸也不方便进行调整，在操作时不但浪费老师的上课时间，同时会耽误课程进程，给老师和学上的学习带来不便。
因此，需要一种数学教学用自动画图装置来解决上述问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种数学教学用自动画图装置，解决了老师在画圆形或椭圆形时，画出的圆形或椭圆形存在一定的偏差，会导致学生理解出现偏差等，现有的画图装置在使用时还需要老师手动操作去画，会降低使用效率，且传统的画图装置结构过于单一，要么只能画圆形，要么只能画椭圆，且圆形或椭圆的尺寸也不方便进行调整，在操作时不但浪费老师的上课时间，同时会耽误课程进程，给老师和学上的学习带来不便的问题。
(二)技术方案
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种数学教学用自动画图装置，包括环形外轨，所述环形外轨的内壁固定设置有环形齿条，所述环形外轨的前侧壁左右端均固定设置有L形支撑杆，两个所述L形支撑杆的相对侧固定设置有安装座，所述安装座的后侧固定安装有伺服电机，所述伺服电机的输出轴固定设置有旋转长条板，所述旋转长条板的上下侧均开设有长条滑槽，两个所述长条滑槽内均滑动设置有滑筒，所述安装座的前侧壁左右侧分别安装有开关一和开关二，所述安装座的前侧壁上下侧分别安装有显示屏和数字按钮键，所述旋转长条板内靠右一侧开设有圆槽，且圆槽的左侧与两个长条滑槽连通，所述圆槽内中部固定安装有双轴电机，所述双轴电机的两个输出轴均固定设置有旋转杆，两个所述旋转杆上与两个长条滑槽对应的部分均开设有螺旋纹，两个所述旋转杆上开设有螺旋纹的部分均螺纹连接有螺纹筒，两个所述螺纹筒的左侧壁均通过连接块与两个滑筒固定连接。
优选的，所述安装座的前侧底端固定设置有把手，所述把手的后侧壁开设有弧形凹槽。
优选的，所述旋转长条板的上下两端均开设有齿轮槽，两个所述齿轮槽内均安装有齿轮，且两个齿轮均与环形齿条啮合。
优选的，所述滑筒的前侧壁开设的螺纹槽内螺纹连接有螺杆，所述螺杆的后端固定设置有弹簧，所述弹簧的后端与T形圆滑块固定连接，所述T形圆滑块滑动设置在T形圆滑槽内，所述T形圆滑块开设在粉笔安装座的前侧壁。
优选的，所述开关一和开关二分别为画圆模式和画椭圆模式，且开关一和开关二均为按钮式开关。
优选的，所述安装座内固定安装有智能控制模块和蓄电池，所述安装座的顶侧壁固定安装有充电插口，且充电插口型号为USB-C口。
优选的，两个所述长条滑槽的左侧位于旋转长条板的前侧壁均设置有厘米刻度线，且两个厘米刻度线的刻度起始点均为环形外轨的圆心处。
优选的，充电插口的输出端与蓄电池的输入端电连接，所述蓄电池的输出端与智能控制模块的输入端电连接，所述智能控制模块的输出端与伺服电机、双轴电机和显示屏的输入端电连接，所述开关一、开关二和数字按钮键的输出端与智能控制模块的输入端电连接。
(三)有益效果
本发明的有益效果在于：
1、该数学教学用自动画图装置，通过在环形外轨内设置的旋转长条板，当伺服电机的输出轴带动旋转长条板在环形外轨内旋转时，进而可以实现带动两个滑筒做环形运动，此时两个滑筒内粉笔安装座上夹持的粉笔可以随着圆筒旋转一百八十度在黑板上画出两个半圆线，两个半圆线刚好可以形成一个圆形，进而可实现在黑板上画出标准的圆形，相对与老师手动画圆，能够避免画出的圆形存在偏差，导致学生理解出现偏差等，使学生更容易理解等。
2、该数学教学用自动画图装置，通过在旋转长条板上开设的圆槽，且在圆槽内设置的双轴电机、旋转杆、螺旋纹和螺纹筒的配合，能够实现两个滑筒在两个长条滑槽内同向或反向的滑动，进而可以根据实际的需求选择画圆或椭圆时的直径，且通过设置的两个滑筒在两个长条滑槽内同向或反向的滑动，能够在智能控制模块控制双轴电机正向或反向的旋转下，实现两个滑筒内粉笔安装座上夹持的粉笔可以随着圆筒旋转一百八十度在黑板上画出两个半弧线，两个半弧线刚好可以形成一个椭圆形，进而可实现在黑板上画出标准的椭圆形，实现该画图装置既可以画出圆形又能够画出椭圆形，实用性等到提高，且不再需要更换画图器具，方便老师使用。
3、该数学教学用自动画图装置，通过设置的滑筒、螺纹槽、螺杆、弹簧、T形圆滑块、T形圆滑槽、粉笔安装座、安装槽和挤压垫之间的配合，通过滑筒的后端可将粉笔安装到粉笔安装座内，通过粉笔安装座实现对粉笔的安装固定，然后通过转动螺杆可使粉笔后端裸露出一小段便于进行画图作业，且在弹簧的推动下能够时粉笔与黑板紧密接触，可避免出现画图不清晰的情况，当粉笔裸露的一小段使用完后可再次的转动螺杆，螺杆旋入到滑筒内可将粉笔的后端继续推出一小段，进而可使粉笔的后端与黑板保持接触，同时能够对粉笔起到保护作用，能够避免粉笔较长部分裸露处滑筒发生折断等，可避免造成使用体验不佳等。
附图说明
图1为本发明正视结构示意图；
图2为本发明左视局部剖面结构示意图；
图3为本发明旋转长条板正视剖面结构示意图；
图4为本发明旋转长条板正视局部剖面结构示意图；
图5为本发明滑筒立体局部剖面结构示意图；
图6为本发明俯视结构示意图；
图7为本发明粉笔安装座俯视剖面结构示意图；
图8为本发明安装座正视结构示意图。
图中：1环形外轨、2环形齿条、3L形支撑杆、4安装座、5把手、6伺服电机、7旋转长条板、8齿轮槽、9齿轮、10长条滑槽、11滑筒、12螺纹槽、13螺杆、14弹簧、15T形圆滑块、16T形圆滑槽、17粉笔安装座、18安装槽、19挤压垫、20粉笔、21智能控制模块、22开关一、23开关二、24显示屏、25数字按钮键、26圆槽、27双轴电机、28旋转杆、29螺旋纹、30螺纹筒、31蓄电池、32充电插口、33厘米刻度线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1-8所示，本发明提供一种技术方案：一种数学教学用自动画图装置，包括环形外轨1，环形外轨1可与黑板进行贴合，进而方便该装置与黑板贴合进行画图作业，环形外轨1的内壁固定设置有环形齿条2，环形外轨1的前侧壁左右端均固定设置有L形支撑杆3，两个L形支撑杆3的相对侧固定设置有安装座4，安装座4通过两个L形支撑杆3与环形外轨1的连接，可形成该装置的整体框架，对该装置的多个零部件之间起到支撑作用，同时L形支撑杆3既可以对环形外轨1和安装座4起到连接作用，将L形支撑杆3设置成L形，不会对旋转的滑筒11起到阻挡，可保证该画图装置的正常使用，安装座4的后侧固定安装有伺服电机6，伺服电机6的输出轴可带动旋转长条板6旋转，进而实现旋转长条板6上的两个圆筒11后侧的粉笔20在黑板上画线，伺服电机6的输出轴固定设置有旋转长条板7，旋转长条板7的上下侧均开设有长条滑槽10，两个长条滑槽10内均滑动设置有滑筒11，通过开设的长条滑槽10可使滑筒11稳定的进行滑动，通过在旋转长条板7上开设的圆槽26，且在圆槽26内设置的双轴电机27、旋转杆28、螺旋纹29和螺纹筒30的配合，能够实现两个滑筒11在两个长条滑槽10内同向或反向的滑动，进而可以根据实际的需求选择画圆或椭圆时的直径，安装座4的前侧壁左右侧分别安装有开关一22和开关二23，安装座4的前侧壁上下侧分别安装有显示屏24和数字按钮键25，显示屏24可显示输入的画圆或椭圆时的直径数据，旋转长条板7内靠右一侧开设有圆槽26，且圆槽26的左侧与两个长条滑槽10连通，圆槽26内中部固定安装有双轴电机27，双轴电机27的两个输出轴均固定设置有旋转杆28，两个旋转杆28上与两个长条滑槽10对应的部分均开设有螺旋纹29，两个旋转杆28上开设有螺旋纹29的部分均螺纹连接有螺纹筒30，两个螺纹筒30的左侧壁均通过连接块与两个滑筒11固定连接，双轴电机27的两个输出轴可带动两个旋转杆28旋转，两个旋转杆28上通过螺旋纹29与螺纹筒30的螺纹连接，能够带动两个螺纹筒30在圆槽26内相互靠近或远离，进而可通过两个螺纹筒30的相互靠近或远离，实现将两个圆筒11之间距离调整到需要画圆或椭圆的直径长度相等，可以根据实际的需求选择画圆或椭圆时的直径。
安装座4的前侧底端固定设置有把手5，把手5的后侧壁开设有弧形凹槽，通过设置的把手5方便手部握持，进而方便将环形外轨1的后侧壁与黑板贴合进行画图作业，弧形凹槽能够增加手部与把手5得摩擦力，可避免发生滑动等。
旋转长条板7的上下两端均开设有齿轮槽8，两个齿轮槽8内均安装有齿轮9，且两个齿轮9均与环形齿条2啮合，通过设置的齿轮8与环形齿条2的啮合，可使旋转长条板7随着伺服电机6的输出轴旋转时更加的稳定。
滑筒11的前侧壁开设的螺纹槽12内螺纹连接有螺杆13，螺杆13的后端固定设置有弹簧14，弹簧14的后端与T形圆滑块15固定连接，T形圆滑块15滑动设置在T形圆滑槽16内，T形圆滑块16开设在粉笔安装座17的前侧壁，通过转动螺杆13可使螺杆13旋入滑筒11内，此时粉笔20后端会裸露出一小段便于进行画图作业，且在弹簧14的推动下能够时粉笔20与黑板紧密接触，可避免出现画图不清晰的情况，当粉笔20裸露的一小段使用完后可再次的转动螺杆13，螺杆13旋入到滑筒11内可将粉笔20的后端继续推出一小段，进而可使粉笔20的后端与黑板保持接触，以此类推，直至粉笔20使用完，进而可对粉笔20起到很好的保护作用，能够避免在画图时粉笔20出现折断等。
粉笔安装座17的后侧壁开设有安装槽18，安装槽18的侧壁固定设置有挤压垫19，安装槽18内设置有粉笔20，通过设置的安装槽18可将粉笔20的一端插入，实现对粉笔20的夹持固定，且通过设置的挤压垫19能够避免粉笔20发生脱落等，可保证粉笔20牢固的夹持固定在安装槽18内。
开关一22和开关二23分别为画圆模式和画椭圆模式，且开关一22和开关二23均为按钮式开关，通过将开关一22和开关二23分别为画圆模式和画椭圆模式，能够在按压开关一22和开关二23后使智能控制模块21发出画圆或画椭圆的不同命令，进而实现画圆或画椭圆的操作。
安装座4内固定安装有智能控制模块21和蓄电池31，安装座4的顶侧壁固定安装有充电插口32，且充电插口32型号为USB-C口，通过将充电插口32设置成USB-C口的型号，USB-C口为常见的型号，更便于对蓄电池31充电。
两个长条滑槽10的左侧位于旋转长条板7的前侧壁均设置有厘米刻度线33，且两个厘米刻度线33的刻度起始点均为环形外轨1的圆心处，通过设置的厘米刻度线33便于观察画图时的直径等，同时将两个厘米刻度线33的起始点均设置在环形外轨1的圆心处，能够使厘米刻度线33上的刻度值与画出的圆或椭圆直径适配。
充电插口32的输出端与蓄电池31的输入端电连接，蓄电池31的输出端与智能控制模块21的输入端电连接，智能控制模块21的输出端与伺服电机6、双轴电机27和显示屏24的输入端电连接，开关一22、开关二23和数字按钮键25的输出端与智能控制模块21的输入端电连接。
本发明的操作步骤为：
S1、使用时，通过手握把手5拿起该画图装置，然后将环形外轨1的后侧壁与黑板接触，当需要画圆形时，可通过按压数字按钮键25，输入需要画圆的直径，且输入的直径会通过显示屏24显示出来，然后可通过拇指按压开关一22，开关一22将信号传送到智能控制模块21，智能控制模块21会控制双轴电机27作业，然后双轴电机27的两个输出轴会带动两个旋转杆28旋转，此时旋转杆28上通过螺旋纹29与螺纹筒30的螺纹连接，能够带动两个螺纹筒30在圆槽26内相互靠近或远离，进而实现将两个圆筒11之间距离调整到需要画圆的直径长度，然后智能控制模块21会控制伺服电机6作业，使伺服电机6的输出轴旋转一百八十度后，再反向的旋转一百八十度，此时两个滑筒内粉笔安装座17上夹持的粉笔可以随着圆筒11旋转一百八十度在黑板上画出两个半圆线，然后再随着圆筒11反向旋转一百八十度将黑板上画出两个半圆线再描一遍，此时两个半圆线刚好可以形成一个圆形，进而可实现在黑板上画出标准的圆形；
S2、当需要画椭圆时，可通过按压数字按钮键25，输入需要画出椭圆的长直径和短直径，然后可通过拇指按压开关二23，开关二23将信号传送到智能控制模块21，智能控制模块21会控制双轴电机27作业，然后双轴电机27的两个输出轴会带动两个旋转杆28旋转，此时旋转杆28上通过螺旋纹29与螺纹筒30的螺纹连接，能够带动两个螺纹筒30在圆槽26内相互靠近或远离，进而实现将两个圆筒11之间距离调整到需要画椭圆的长直径长度，然后智能控制模块21会控制伺服电机6的输出轴首先旋转九十度，同时智能控制模块21会控制双轴电机27的两个输出轴反向旋转，进而可带动两个圆筒11在相互靠近，当伺服电机6的输出轴带动旋转长条板7首先旋转九十度后，此时两个圆筒11刚好会靠近到距离为需要画出椭圆的短直径，然后伺服电机6的输出轴会继续旋转九十度，同时双轴电机27的两个输出轴会反向旋转，带动两个圆筒11相互远离到距离与需要滑出椭圆的长直径相同，此时两个圆筒11后侧的粉笔20刚好可以在黑板上画出两个半椭圆，然后此步骤会反向的重复一遍，将黑板上画出两个半椭圆线再描一遍，两个半椭圆线刚好可以组成一个长直径与半直径刚好与输入的长度数据相同的椭圆；
S3、通过滑筒11的后端可将粉笔20安装到粉笔安装座17内，通过粉笔安装座17可实现对粉笔20的安装固定，然后通过转动螺杆13使螺杆13旋入滑筒11内，此时粉笔20后端会裸露出一小段便于进行画图作业，且在弹簧14的推动下能够时粉笔20与黑板紧密接触，可避免出现画图不清晰的情况，当粉笔20裸露的一小段使用完后可再次的转动螺杆13，螺杆13旋入到滑筒11内可将粉笔20的后端继续推出一小段，进而可使粉笔20的后端与黑板保持接触，以此类推，直至粉笔20使用完。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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