Учебный прибор по геометрии

 

Изобретение относится к учебным приборам по начертательной геометрии для изучения и демонстрации способов преобразования проекций. Прибор содержит модель исследуемого объекта, вертикальную пластину с кругообразным окном, полки, стойки, взаимно перпендикулярные панели, коническую пару, вал, два шкива. В изобретении обеспечивается упрощение конструкции прибора. 3 ил.

Устройство относится к учебным приборам по начертательной геометрии для изучения и демонстрации способов преобразования проекций, в частности, для демонстрации способа вращения вокруг линий уровня (горизонтали или фронтали) на проекционном чертеже. Прибор может быть использован во всех высших и средних технических учебных заведениях.

Известен прибор (А.с. N 1509973. Учебный прибор по начертательной геометрии /авторы Е.Г. Утишев, В.В. Гривцов, А.Н. Симонов, А.Л. Перельман. Бюл., 1989, N 35), который содержит корпус, размещенные в корпусе панель с изображением модели исследуемого объекта, экран для высвечивания проекций модели, средство перемещения элементов модели и блок питания с переключателем. Модель исследуемого объекта состоит из двух установленных на осях вращения индикаторных ламп со светящимися столбиками изменяемой длины, имитирующими проекции отрезка прямой, и электрически связанного с одной и ламп потенциометра, установленного на оси вращения этой лампы. Средство перемещения модели состоит из двух закрепленных на осях вращения шкивов разного диаметра и установленного в корпусе вала с рукояткой, при этом шкивы и вал связаны между собой гибкий связью.

К недостаткам этого прибора следует отнести то, что он не позволяет демонстрировать: - трехмерную фигуру исследуемого объекта; - траектории перемещения фигур на проекционном чертеже; - способ вращения вокруг прямых уровня на эпюре Монжа; - проекционную связь между элементами чертежа в динамике их преобразования.

Наиболее близким по технической сущности является учебный прибор (А.с. N 1580425. Прибор для определения натуральной величины плоской фигуры на эпюре Монжа /Авторы А.В. Завидский, Е.Г. Утишев, В.Г. Ли, В.Ф. Евстигнеев. Бюл., 1990, N 27), который содержит основание, на котором установлен электродвигатель с дифференциальным механизмом. На выходе дифференциального механизма имеются два ходовых винта, по которым перемещаются гайки со стержнями и два вала, которые через конические пары передают вращательное движение на вертикальные валы, находящиеся внутри стоек. Валы через конические пары передают вращательное движение на полуоси, которые жестко закреплены с моделью в виде плоской фигуры. Последняя шарнирно соединена с ползунами, которые скользят по стержням. Эластичный элемент отгибает стержни и укреплен на основании штырями, расположенными на основании в точках основания мысленных перпендикуляров из вершин модели проецируемого объекта, которые располагаются на полуосях.

К недостаткам этого прибора следует отнести то, что он не позволяет демонстрировать: - траектории перемещения фигур на проекционном чертеже; - проекционную связь между элементами чертежа в динамике их преобразования; - сложность конструкции учебного прибора.

Задачей предложенного изобретения является создание прибора, устраняющего перечисленные выше недостатки путем: - демонстрации траекторий движения точек на плоскостях проекций при вращении объекта исследования; - демонстрации соответствующих линий связи в динамике работы прибора;
- упрощение конструкции прибора.

Для достижения необходимого технического результата учебный прибор по геометрии, содержащий модель исследуемого объекта, две взаимно перпендикулярные панели, имитирующие плоскости проекций, с изображениями этой модели, средство для вращения модели в пространстве и ее проекций на плоскостях проекций, которое включает в себя коническую пару и вал, выполнен так, что модель исследуемого объекта, имитирующая плоскость общего положения в пространстве, смонтирована на вертикальной пластине с кругообразным окном и выполнена в виде Т-образного рычага, полки которого перпендикулярны пластине и имитируют линию уровня этой плоскости, свободный конец стойки - случайную точку плоскости, а длина стойки - величину радиуса вращения этой точки, причем стойку можно поворачивать в окне пластины, средство перемещения дополнительно имеет два шкива соединенных гибкой связью, один из которых установлен на полке Т-образного рычага, а второй - на оси, которая установлена в опорах под панелью, соосно со вторым шкивом под панелью установлено зубчатое колесо в зацеплении с которым находится рейка, имитирующая горизонтальную проекцию стойки рычага с возможностью перемещения в пазу горизонтальной панели, к которой ортогонально к панели установлена телескопическая подпружиненная штанга, имитирующая линию связи точки плоскости и ее проекцию, свободный конец которой связан с концом стойки рычага, вертикальная панель имеет эллиптическое окно, в котором укреплен свободный конец вала конической пары, а на его конце за плоскостью панели установлена муфта со спицей, параллельной плоскости панели, которая имитирует фронтальную проекцию стойки рычага.

Технический результат в изобретении достигается тем, что в заявляемом приборе введены новые существенные признаки: Т-образный рычаг, два шкива с гибкой связью, зубчатое колесо с рейкой и штанга телескопическая.

Учебный прибор по геометрии может быть использован в курсе инженерной графики во всех высших и средних технических учебных заведениях для изучения способов преобразования проекционного чертежа, в частности при решении позиционных и метрических задач способом вращения вокруг прямых уровня [1]. Использование предлагаемого динамического прибора позволяет создать проблемную ситуацию на практических и лекционных занятиях.

На фиг. 1-3 изображены проекции заявляемого прибора.

Учебный прибор по геометрии содержит:
- модель исследуемого объекта 1, имитирующую плоскость Г общего положения в пространстве, которая смонтирована на вертикальной пластине 2 с кругообразным окном 3 и выполнена в виде Т-образного рычага, полки 4 которого перпендикулярны пластине 2 и имитируют линию уровня этой плоскости Г, свободный конец стойки 5 - случайную точку E плоскости Г, а длина стойки 5 - величину радиуса R вращения этой точки;
- две взаимно перпендикулярные панели 6, 7, имитирующие горизонтальную и фронтальную плоскости проекций соответственно с изображениями этой модели;
- средство для вращения модели в пространстве и ее проекций на плоскостях проекций, которое включает в себя:
- коническую пару, причем одно колесо 8 этой пары, установлено на полке 4, а второе 9 - на валу 10, свободный конец которого укреплен в панели 7;
- два шкива 11, 12, соединенных гибкой связью 13 (тросиком), один из которых 11 установлен на полке Т-образного рычага, а второй 12 - на оси, которая установлена в опорах (на чертежах не показаны) под панелью;
- зубчатое колесо 15, которое установлено соосно со шкивом 12 под панелью, в зацеплении с которым находится рейка 16, имитирующая горизонтальную проекцию стойки рычага с возможностью перемещения в пазу 17 горизонтальной панели 6;
- телескопическую подпружиненную штангу 18, которая установлена на рейке 16 ортогонально к панели 6, имитирующая линию связи точки плоскости и ее проекции, свободный конец которой закреплен в шарнире 19 (точка E) стойки 5 Т-образного рычага.

Вертикальная панель 7 имеет эллиптическое окно 20, в котором укреплен свободный конец вала 10 конической пары, а на его конце за плоскостью панели установлена муфта 21 со спицей 22, параллельной плоскости панели 7, которая имитирует фронтальную проекцию стойки 5.

Если осуществить поворот Т-образного рычага до положения, когда стойка 5, например, займет горизонтальное положение, т.е. плоскость Г займет положение, параллельное горизонтальной панели (плоскости проекций), то:
- на пластине 2 конец стойки 5 (точка E) опишет траекторию в виде дуги окружности (способ вращения), что имитируется краем кругового окна в пластине 2;
- фронтальная проекция стойки 5 имитируется спицей 22, а проекция траектории конца стойки 5 (точка E₂) имитируется краем эллиптического окна 20 в вертикальной панели 7;
- горизонтальная проекция стойки 5 имитируется рейкой 16, а соответствующая проекция траектории конца стойки 5 (точка E₁) имитируется концом рейки 16, а ее вертикальная линия связи имитируется телескопической подпружиненной штангой 18.

Формула изобретения

Учебный прибор по геометрии, содержащей модель исследуемого объекта, две взаимно перпендикулярные панели, имитирующие плоскости проекций, с изображениями этой модели, средство для вращения модели в пространстве и ее проекций на плоскостях проекций, которое включает в себя коническую пару и вал, отличающийся тем, что модель исследуемого объекта, имитирующая плоскость общего положения в пространстве, смонтирована на вертикальной пластине с кругообразным окном и выполнены в виде T-образного рычага, полки которого перпендикулярны пластине и имитируют линию уровня этой плоскости, свободный конец стойки - случайную точку плоскости, а длина стойки - величину радиуса вращения этой точки, причем стойку можно поворачивать в окне пластины, средство перемещения дополнительно имеет два шкива, соединенных гибкой связью (тросиком), один из которых установлен на полке T-образного рычага, а второй - на оси, которая установлена в опорах под панелью, соосно со вторым шкивом под панелью установлено зубчатое колесо, в зацеплении с которым находится рейка, имитирующая горизонтальную проекцию стойки рычага с возможностью перемещения в пазу горизонтальной панели, к которой ортогонально к панели установлена телескопическая подпружиненная штанга, имитирующая линию связи точки плоскости и ее проекцию, свободный конец которой связан с концом стойки рычага, вертикальная панель имеет эллиптическое окно, в котором укреплен свободный конец вала конической пары, а на его конце за плоскостью панели установлена муфта со спицей, параллельной плоскости панели, которая имитирует фронтальную проекцию стойки рычага.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3