本發(fā)明涉及一種投影演示裝置，具體涉及一種工程制圖模型投影演示裝置。

背景技術(shù)：

工程制圖是一門較為抽象的工科專業(yè)基礎(chǔ)課，其目的是培養(yǎng)學(xué)生空間想象力，教具在該課教學(xué)過程是必不可少的。但近年來(lái)，工程制圖教具的改革較為緩慢，很多教師在教學(xué)過程中把教具變得可有可無(wú),使學(xué)生很難形成一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí),這不利于學(xué)生將所學(xué)知識(shí)消化吸收，更不利于學(xué)生空間想象能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力的培養(yǎng)。目前，市場(chǎng)上也沒有出現(xiàn)關(guān)于工程制圖課上模型投影演示的教具，給工科的工程制圖教學(xué)和學(xué)生空間想象力的培養(yǎng)帶來(lái)了不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決由于現(xiàn)有市場(chǎng)上也沒有關(guān)于工程制圖課上模型投影演示的教具，給工科的工程制圖教學(xué)和學(xué)生空間想象力的培養(yǎng)帶來(lái)了不便的問題。進(jìn)而提供一種工程制圖模型投影演示裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種工程制圖模型投影演示裝置包括俯視投影光源、上部透光板、底部支撐座、絲杠滑臺(tái)機(jī)構(gòu)、主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)、下部滑臺(tái)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和多根支撐柱，上部透光板和底部支撐座上下平行設(shè)置，且上部透光板和底部支撐座之間通過多根支撐柱支撐并連接，下部滑臺(tái)安裝在多根支撐柱之間的底部支撐座上，主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在下部滑臺(tái)上，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在下部滑臺(tái)內(nèi)并穿過下部滑臺(tái)帶動(dòng)主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，絲杠滑臺(tái)機(jī)構(gòu)豎直安裝在主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)的一側(cè)，俯視投影光源安裝在絲杠滑臺(tái)機(jī)構(gòu)的上部，且俯視投影光源在絲杠滑臺(tái)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下可上下移動(dòng)。

進(jìn)一步地，下部滑臺(tái)為圓盤形滑臺(tái)，且圓盤形滑臺(tái)的上端面靠近外沿處開設(shè)有環(huán)形凹槽。

進(jìn)一步地，它還包括多個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)滾子，多個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)滾子的上端固裝在主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)的下端面上，多個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)滾子的下部可滑動(dòng)安裝在環(huán)形凹槽內(nèi)。

進(jìn)一步地，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)和主軸，主軸豎直依次由上至下安裝在主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)、下部滑臺(tái)和底部支撐座上，其中主軸與主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)軸向固定連接，主軸與下部滑臺(tái)和底部支撐座可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)套裝在位于底部支撐座上的主軸上，步進(jìn)電機(jī)與蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)連接。

進(jìn)一步地，蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)包括軸承架、蝸桿和渦輪，軸承架安裝在底部支撐座上，蝸桿安裝在軸承架上并與步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器連接，渦輪套裝在主軸上，且渦輪與蝸桿相嚙合。

進(jìn)一步地，絲杠滑臺(tái)機(jī)構(gòu)包括滑臺(tái)支撐架、滑臺(tái)絲杠、滑臺(tái)頂部螺母、滑塊和手輪，滑臺(tái)支撐架豎直安裝在底部支撐座上，滑臺(tái)絲杠伸出并豎直穿設(shè)在滑臺(tái)支撐架上，滑臺(tái)頂部螺母旋擰在滑臺(tái)絲杠上，滑塊固定連接在滑臺(tái)頂部螺母的上端并隨滑臺(tái)頂部螺母旋擰在滑臺(tái)絲杠上，手輪固定安裝在滑臺(tái)絲杠的上端。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果：

現(xiàn)階段工程圖學(xué)教學(xué)工作者對(duì)畫法幾何的教學(xué)方式做了大量的改革探索，但大都致力于板書和紙質(zhì)掛圖形式的改變，教具僅僅停留在單面投影，無(wú)法進(jìn)行多方向投影及換面投影，其形式單一，無(wú)法達(dá)到幾何圖學(xué)的教學(xué)要求?，F(xiàn)通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)連接的旋轉(zhuǎn)投影臺(tái)，改變投影面的空間位置，以此在實(shí)現(xiàn)不同視圖投影的同時(shí)，達(dá)到換面投影的效果。此外，通過步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)特定典型投影面的自動(dòng)投影切換與復(fù)位。

本裝置通過細(xì)線與滑臺(tái)，來(lái)張緊固定待投影物體，使其空間幾何元素的位置保持不變，并通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，將步進(jìn)電機(jī)繞軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為投影機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以此產(chǎn)生處于不同空間位置的投影面，實(shí)現(xiàn)以新投影面來(lái)代替舊投影面的目的，從而使空間幾何元素對(duì)新投影面的相對(duì)位置變成有利于直觀準(zhǔn)確表達(dá)待投影物幾何形狀的位置，然后找出其在新投影面上的投影，最終實(shí)現(xiàn)換面法。在機(jī)械傳動(dòng)方面取得較好效果，由單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)改變旋轉(zhuǎn)角度，操作省力方便。滿足性能要求的同時(shí)，盡量使該教具組裝簡(jiǎn)單、成本更低。

附圖說明

圖1是模型投影教學(xué)教具的正等軸測(cè)圖；

圖2是圖1所示投影模型教具的側(cè)視圖；

圖3是圖1所示模型投影教學(xué)教具的俯視圖；

圖4是圖2所示的模型投影教學(xué)教具俯視圖中A-A剖視圖；

圖5是圖4在I處的局部放大圖；

圖6是圖4在II處的局部放大圖；

圖7是圖2所示的模型投影教學(xué)教具俯視圖中B-B剖視圖；

圖8是圖7在III處的局部放大圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1至圖8說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種工程制圖模型投影演示裝置包括俯視投影光源1、上部透光板2、底部支撐座7、絲杠滑臺(tái)機(jī)構(gòu)、主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)5、下部滑臺(tái)6、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和多根支撐柱19，

上部透光板2和底部支撐座7上下平行設(shè)置，且上部透光板2和底部支撐座7之間通過多根支撐柱19支撐并連接，下部滑臺(tái)6安裝在多根支撐柱19之間的底部支撐座7上，主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)5可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在下部滑臺(tái)6上，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在下部滑臺(tái)6內(nèi)并穿過下部滑臺(tái)6帶動(dòng)主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)5旋轉(zhuǎn)，絲杠滑臺(tái)機(jī)構(gòu)豎直安裝在主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)5的一側(cè)，俯視投影光源1安裝在絲杠滑臺(tái)機(jī)構(gòu)的上部，且俯視投影光源1在絲杠滑臺(tái)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下可上下移動(dòng)。

具體實(shí)施方式二：結(jié)合圖1至圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的下部滑臺(tái)6為圓盤形滑臺(tái)，且圓盤形滑臺(tái)的上端面靠近外沿處開設(shè)有環(huán)形凹槽。如此設(shè)置，便于在使用過程中，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下能夠?qū)崿F(xiàn)主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)5的轉(zhuǎn)動(dòng)和下部滑臺(tái)6的靜止。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：結(jié)合圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的還包括多個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)滾子8，多個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)滾子8的上端固裝在主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)5的下端面上，多個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)滾子8的下部可滑動(dòng)安裝在環(huán)形凹槽內(nèi)。如此設(shè)置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，而且在主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)5和下部滑臺(tái)6之間的滑動(dòng)更為順暢，不易出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，尤其是多個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)滾子8的上端固裝在主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)5的下端面上，使用更加安全、可靠。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一或二相同。

具體實(shí)施方式四：結(jié)合圖2、圖4和圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)21、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)13和主軸10，主軸10豎直依次由上至下安裝在主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)5、下部滑臺(tái)6和底部支撐座7上，其中主軸10與主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)5軸向固定連接，主軸10與下部滑臺(tái)6和底部支撐座7可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)13套裝在位于底部支撐座7上的主軸10上，步進(jìn)電機(jī)21與蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)13連接。如此設(shè)置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，便于更加穩(wěn)定的帶動(dòng)主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)5進(jìn)行360度的旋轉(zhuǎn)，關(guān)于主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)5的旋轉(zhuǎn)角度可通過紅外遙控器控制單片機(jī)、單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)21的轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)21控制蝸輪蝸桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，最后通過渦輪帶動(dòng)主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)5的旋轉(zhuǎn)。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一或三相同。

具體實(shí)施方式五：結(jié)合圖4和圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)13包括軸承架11、蝸桿12和渦輪13，軸承架11安裝在底部支撐座7上，蝸桿12安裝在軸承架11上并與步進(jìn)電機(jī)21通過聯(lián)軸器連接，渦輪13套裝在主軸10上，且渦輪13與蝸桿12相嚙合。如此設(shè)置，驅(qū)動(dòng)更加穩(wěn)定可靠。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式四相同。

具體實(shí)施方式六：結(jié)合圖1、圖2、圖4和圖7說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的絲杠滑臺(tái)機(jī)構(gòu)包括滑臺(tái)支撐架3、滑臺(tái)絲杠15、滑臺(tái)頂部螺母16、滑塊17和手輪20，滑臺(tái)支撐架3豎直安裝在底部支撐座7上，滑臺(tái)絲杠15伸出并豎直穿設(shè)在滑臺(tái)支撐架3上，滑臺(tái)頂部螺母16旋擰在滑臺(tái)絲杠15上，滑塊17固定連接在滑臺(tái)頂部螺母16的上端并隨滑臺(tái)頂部螺母16旋擰在滑臺(tái)絲杠15上，手輪20固定安裝在滑臺(tái)絲杠15的上端。如此設(shè)置，通過手輪20來(lái)根據(jù)實(shí)際授課的需要，旋轉(zhuǎn)手輪20來(lái)調(diào)整滑臺(tái)頂部螺母16和滑塊17在滑臺(tái)絲杠15上進(jìn)行上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)俯視投影光源1與上部透光板2之間的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)光源高度的調(diào)整。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式五相同。

具體實(shí)施方式七：結(jié)合圖7說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的滑臺(tái)絲杠15的下端可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在底部支撐座7上。如此設(shè)置，便于手輪20的轉(zhuǎn)動(dòng)。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一、二、三、四、五或六相同。

具體實(shí)施方式八：結(jié)合圖7說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的絲杠滑臺(tái)機(jī)構(gòu)還包括多根滑臺(tái)導(dǎo)軌18，多根滑臺(tái)導(dǎo)軌18豎直穿設(shè)在滑臺(tái)支撐架3內(nèi)的滑塊17上。如此設(shè)置，使得滑塊17能夠沿著滑臺(tái)導(dǎo)軌18進(jìn)行上下滑動(dòng)，保證授課教具使用的準(zhǔn)確性和可操作的穩(wěn)定性。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式七相同。

具體實(shí)施方式九：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的多根支撐柱19的數(shù)量為3個(gè)。如此設(shè)置，三根支撐柱便能將上部透光板2和底部支撐座牢固的支撐和連接，同時(shí)，還能夠預(yù)留出足夠的空間便于授課過程中學(xué)生的觀察。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式七或八相同。

具體實(shí)施方式十：結(jié)合圖1和圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的主軸10與主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)5之間通過鍵實(shí)現(xiàn)軸向固定連接，且主軸10與主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)5的內(nèi)孔之間間隙配合。如此設(shè)置，連接方便可靠。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式七、八或九相同。

更進(jìn)一步地，本發(fā)明在實(shí)際操作過程中可以采用此實(shí)施例進(jìn)行實(shí)施：包括外部框架結(jié)構(gòu)、平行光源(即俯視投影光源1)、投影模型、懸掛線、絲杠導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)(即絲杠滑臺(tái)機(jī)構(gòu))、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、投影面、單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、環(huán)形導(dǎo)軌工作臺(tái)(即主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)5)。投影面和平行光源相對(duì)靜止，并在環(huán)形導(dǎo)軌工作臺(tái)上沿圓軌道運(yùn)動(dòng)。物體模型用磁力片組成框架結(jié)構(gòu)，可自由拼接組裝，實(shí)現(xiàn)一物多模的目標(biāo)。懸掛機(jī)構(gòu)采用上下都用透明細(xì)線懸掛，上部用絲杠導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)升高懸掛臺(tái)張緊細(xì)線，旨在保證懸掛模型不輕易晃動(dòng)。外部框架結(jié)構(gòu)采用支架型材支撐，底座上部有兩層圓臺(tái)，為簡(jiǎn)述方便，距離底座近的稱為第一圓臺(tái)，距離底座較遠(yuǎn)的稱為第二圓臺(tái)。底座與第一圓臺(tái)之間含有機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，利用蝸輪蝸桿帶動(dòng)投影面和平行光源旋轉(zhuǎn)，蝸桿由單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第一圓臺(tái)與底座之間由四個(gè)插銷固定，旨在不產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。渦輪與中心軸間隙配合，中心軸與底座和第一圓臺(tái)之間軸承連接，中心軸與第二圓臺(tái)軸承采用基孔制的過盈配合。第一圓臺(tái)上在距離外沿1-2厘米處有圓環(huán)導(dǎo)軌。第二圓臺(tái)在第一圓臺(tái)圓環(huán)導(dǎo)軌位置均分固結(jié)四個(gè)軸，軸末端軸承在導(dǎo)軌中滾動(dòng)。支架型材支撐上部透光板，透光板上有同樣的圓環(huán)導(dǎo)軌，投影面和光源上部分別有兩個(gè)軸承在軌道中滾動(dòng)。透光板上部是俯視光源，光源中間有懸掛模型的細(xì)線懸掛點(diǎn)，并且光源與絲杠上的導(dǎo)軌固結(jié)，絲杠導(dǎo)軌上部手柄用于控制光源座高低，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)光源距離并張緊懸掛線。單片機(jī)控制模塊：通過單片機(jī)編程控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，并通過理論計(jì)算與實(shí)際調(diào)試，得出步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)與工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)角度的對(duì)應(yīng)關(guān)系?；谡{(diào)試結(jié)果，利用紅外遙控設(shè)置不同的按鈕控制旋轉(zhuǎn)不同的固定角度，例如在確定初始位置之后，確定該位置為主視圖，單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)使投影面和平行光源同時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°為側(cè)視圖，單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)使投影面和平行光源同時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°為水平45°換面投影，進(jìn)一步的單片機(jī)控制圓臺(tái)正上方的平行光源，在演示完主視圖和側(cè)視圖的投影后控制光源開關(guān)，進(jìn)行俯視圖演示，在第二圓臺(tái)上得到俯視投影。

圖1是模型投影教學(xué)教具的正等軸測(cè)圖示出本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)。投影系統(tǒng)位于支撐框架內(nèi)部。如圖2所示，支撐座7上安放有渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)13和步進(jìn)電機(jī)21為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖6所示，渦輪蝸桿局部剖視圖，蝸桿12由軸承架11支撐和渦輪13嚙合，并由聯(lián)軸器與步進(jìn)電機(jī)21連接傳遞扭矩。步進(jìn)電機(jī)21工作帶動(dòng)蝸桿12旋轉(zhuǎn)，進(jìn)一步的帶動(dòng)渦輪13運(yùn)動(dòng)，渦輪13與主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)主軸10銷連接且間隙配合。主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)主軸10下端由軸承14與支撐座7連接，能產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)；主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)主軸10中上部由軸承9與下部滑臺(tái)6連接，下部滑臺(tái)6通過鍵連接與支撐座7連接，保持相對(duì)靜止；主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)主軸10上端由鍵與主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)5連接，且間隙配合；如圖4右側(cè)所示，主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)5由主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)滾子8與下部滑臺(tái)6連接，滑臺(tái)上有圓環(huán)形軌道；上部透光板2有圓環(huán)形軌道，且由主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)滾子8與主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)5相連。進(jìn)一步的，蝸輪13帶動(dòng)主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)主軸10旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)5旋轉(zhuǎn)，由于主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)滾子8與上部透光板2和下部滑臺(tái)6相對(duì)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到切換投影面的效果。

圖5是絲杠滑臺(tái)機(jī)構(gòu)，包括滑臺(tái)支撐架3、滑臺(tái)絲杠15、滑臺(tái)導(dǎo)軌18、滑塊17、滑臺(tái)頂部螺母16、手輪20等?；_(tái)導(dǎo)軌18與支撐底座7固連，滑臺(tái)絲杠15下端與支撐底座7之間軸承連接，能相對(duì)滑動(dòng)；滑臺(tái)絲杠15上端與手輪20固連，手輪20轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滑臺(tái)絲杠15轉(zhuǎn)動(dòng)從而調(diào)節(jié)滑塊17位置?；瑝K17與俯視投影光源1固連，滑塊17運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)俯視投影光源1運(yùn)動(dòng)從而調(diào)節(jié)光源高度；進(jìn)一步的，主側(cè)投影旋轉(zhuǎn)臺(tái)主軸10頂端和俯視投影光源1中間系有懸掛模型的透明細(xì)線，懸掛好模型后，升高俯視投影光源1的位置，在張緊細(xì)線的同時(shí)，調(diào)整光源與待投影物相對(duì)位置的關(guān)系，旨在保持模型穩(wěn)定性的同時(shí)，達(dá)到良好的投影效果。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，以及應(yīng)用到本發(fā)明未提及的領(lǐng)域中，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。