учебный прибор по геометрии

Формула изобретения

Учебный прибор по геометрии, содержащий две взаимно перпендикулярные панели, образующие плоскости проекций и модель исследуемого объекта, составляющую из двух направляющих и эластичных нитей, отличающийся тем, что одна из панелей имеет стойки, параллельные между собой, на стойках с возможностью движения установлена рамка с окном для имитации секущей плоскости, а рамка имеет привод в виде винтовой пары для ее перемещения по стойкам, при этом на направляющих установлены ползуны, а на ползунах смонтирован телескопический стержень для демонстрации текущего положения образующей, причем ползуны одновременно установлены с возможностью движения по границам окна рамки, а на панелях укреплены носители графической информации для горизонтальной и фронтальной проекций исследуемого объекта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к учебным приборам по начертательной геометрии для изучения и демонстрации поверхности гиперболического параболоида. Прибор может быть использован во всех высших и средних технических учебных заведениях.

Известен прибор (авт. св. N 1229794. Устройство для демонстрации образования поверхностей тел вращения./ Э.К. Сморщков, А.А. Ляшков. Бюл. 1986, N 17), содержащий стержень, имитирующий образующую линейчатой поверхности, и корпус с установленными в нем зубчатой рейкой и шестерней, два изогнутых стержня-направляющих, дополнительную шестерню, связанную с зубчатой рейкой, дополнительные стержни, имитирующие образующие линейчатой поверхности, при этом изогнутые стержни соединены с шестернями, а стержни, имитирующие образующие поверхности, расположены параллельно основанию корпуса, выполнены телескопически и соединены концами с изогнутыми стержнями.

К недостаткам этого прибора следует отнести то, что он не позволяет демонстрировать:

поверхность гиперболического параболоида;

проекции поверхности гиперболического параболоида на плоскостях проекций;

положение прямолинейной образующей в пространстве и на проекциях в динамике при ее перемещении по поверхности гиперболического параболоида.

Известен прибор (авт. св. N 1444865. Прибор для демонстрации однополостного гиперболоида. / А. В. Завидский, Е.Г. Утишев, Г.А. Котегов, В.Г. Ли, Бюл. N 46, 1988), содержащий два параллельных диска, связанных с приводом и средством для имитации образующей, пластину, расположенную параллельно дискам с зажимами по краям, а средство для имитации образующей выполнено в виде эластичных нитей, соединяющих зажимы пластин с обоими дисками, при этом последние связаны между собой посредством дифференциального механизма.

К недостаткам этого прибора следует отнести то, что он не позволяет демонстрировать:

проекции поверхности гиперболического параболоида на плоскости проекций;

положение прямолинейной образующей в пространстве и на проекциях в динамике при ее перемещении по поверхности гиперболического параболоида.

Наиболее близким по технической сущности является учебный прибор (Патент США N 2840924). Прибор для демонстрации гиперболического параболоида./ DONALD W. WILLIS, 1.7. 1958), содержащий плиту, четыре телескопических стойки, две из которых жестко закреплены на плите, а две других установлены с возможностью перемещения в пазах плиты. На стойках смонтированы своими вершинами два шарнирных параллелограмма с телескопическими звеньями, один из которых снабжен эластичными нитями (полосами), имитирующими прямолинейные образующие гиперболического параболоида, элементы крепежа.

К недостаткам этого прибора следует отнести то, что он не позволяет демонстрировать:

две проекции поверхности гиперболического параболоида на плоскости проекций;

положение прямолинейной образующей в пространстве и на проекциях в динамике при ее перемещении по поверхности гиперболического параболоида.

Целью изобретения является создание прибора, устраняющего перечисленные выше недостатки, повышение наглядности решаемых задач путем демонстрации проекций поверхности гиперболического параболоида и положение прямолинейной образующей в пространстве и на проекциях в динамике при перемещении ее по поверхности гиперболического параболоида.

Цель достигается тем, что в учебный прибор по геометрии, содержащий две взаимно перпендикулярные панели, образующие плоскости проекций, модель исследуемого объекта, состоящего из двух направляющих и эластичных нитей, дополнительно имеет привод с винтовой парой для перемещения рамки с окном, имитирующей секущую плоскость по четырем направляющим, телескопический стержень, демонстрирующий текущее положение образующей, с двумя парами шарнирных ползунов, скользящих одновременно по направляющим модели и границам окна рамки, и носители графической информации с изображением проекций исследуемого объекта.

Учебный прибор может быть использован во всех высших и средних технических учебных заведениях для изучения образования и проекционных свойств линейчатых кривых поверхностей. Использование предлагаемого динамического прибора позволяет создать проблемную ситуацию на практических и лекционных занятиях.

На фиг. 1 представлен предлагаемый прибор, вид спереди; на фиг.2 то же, вид сверху.

Учебный прибор по геометрии содержит две взаимно перпендикулярные панели 1, 2, имитирующие плоскости проекций, на горизонтальной панели 2 установлены с помощью сферических шарниров с фиксаторами (не показаны) две направляющие гиперболического параболоида 3, 4, между которыми натянуты эластичные нити 5, параллельные панели 1 и имитирующие образующие этой поверхности. На вертикальной панели 1 укреплены ортогонально к ней четыре стойки 6, по которым может перемещаться рамка 7 с окном, имитирующая секущую плоскость. Перемещение рамки 7 по направляющим 6 (параллельно панели 1) обеспечивается с помощью привода 8, состоящего из винтовой кинематической пары. Телескопический стержень 9, на концах которого расположены шарнирные ползуны 10, скользящие одновременно по направляющим 3 и 4 модели и границам окна рамки 7, имитирует текущее положение образующей гиперболического параболоида. На панелях 1 и 2 укреплены носители графической информации 11 и 12 с изображением горизонтальной и фронтальной проекций исследуемого объекта. Поверхность гиперболического параболоида относится к линейчатым поверхностям с плоскостью параллелизма [1] Гиперболический параболоид может быть получен при скольжении прямой по двум скрещивающимся прямолинейным направляющим, при этом образующая все время остается параллельной плоскости параллелизма. В технике гиперболический параболоид часто называют косой плоскостью.

Для задания на чертеже гиперболического параболоида достаточно указывать проекции двух скрещивающихся прямых (направляющих) и положение плоскости параллелизма.

Для демонстрации поверхности гиперболического параболоида на панелях 1 и 2 закрепим носители графической информации 11 и 12 с изображением горизонтальной и фронтальной проекций поверхности. Затем на панели 2 установим модель исследуемого объекта. Для этого установим направляющие гиперболического параболоида 3 и 4, зафиксировав их в сферических шарнирах (не показаны), и между ними натянем эластичные нити 5, имитирующие образующие поверхности гиперболического параболоида. Для демонстрации положения прямолинейной образующей в пространстве и на проекциях в динамике при перемещении ее по поверхности начнем вращать привод 8, который с помощью винтовой кинематической пары преобразует вращательное движение в поступательное перемещение рамки 7 с окном, имитирующей секущую плоскость, параллельную плоскости параллелизма. Рамка 7 будет перемещаться по четырем направляющим стойкам 6, при этом телескопический стержень 9 с шарнирными ползунами 10 на концах, которые скользят одновременно по направляющим 3 и 4 модели и границам окна рамки 7, будет имитировать перемещение образующей по поверхности гиперболического параболоида, заданного каркасом (эластичные нити 5), демонстрирующего текущее положение образующей. Нижний край рамки 7 на носителе графической информации 12 отметит горизонтальную проекцию текущего положения образующей гиперболического параболоида.