專利名稱：多功能三面投影箱及投影展示方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輔助學(xué)習(xí)畫法幾何課程中投影關(guān)系的教學(xué)教具領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，很多工科專業(yè)都開設(shè)畫法幾何課程，由于需要很強(qiáng)的空間形象力，很多學(xué)生都不能很好地理解三面投影關(guān)系，很難建立從空間形體到平面圖形的思維轉(zhuǎn)換能力，教學(xué)中常采用軸測(cè)投影圖、實(shí)體教學(xué)模型等輔助說明三面投影關(guān)系，但是，這些方法還需要學(xué)生具有較強(qiáng)的空間想象能力才能理解，因此，需要ー種能夠更好地體現(xiàn)多面投影關(guān)系的教學(xué)教具及相應(yīng)的投影展示方法，輔助學(xué)生學(xué)習(xí)畫法幾何中的投影關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容
為了更好地展示各種投影關(guān)系，輔助學(xué)生學(xué)習(xí)畫法幾何課程，本發(fā)明公開ー種多功能三面投影箱及投影展示方法，能夠方便地展示線、面和空間形體的三面投影，井能展示直角投影定理、一般位置平面上的特殊位置直線和一次換面法的投影關(guān)系。對(duì)于本發(fā)明的多功能三面投影箱，其技術(shù)方案是所述多功能三面投影箱由多個(gè)投影面、頂板和實(shí)體模型組成。投影面H、投影面V、投影面W、投影面Vl和頂板組成三面投影箱，投影面H在下方，投影面V和投影面W通過榫卯結(jié)構(gòu)固定在一起，并且通過榫卯結(jié)構(gòu)與投影面H固定，投影面V位于投影面H的后側(cè)，投影面W位于投影面H的右側(cè)。投影面H、投影面V和投影面W都為正方形，并且兩兩相互垂直。在投影面V和投影面W的上面通過榫卯結(jié)構(gòu)固定帶小孔的透明頂板。投影面Vl是活動(dòng)的，高度等于投影面H與頂板間的距離，可以固定在投影面H和頂板間的任意位置，并且與投影面H垂直，可展示一次換面法的投影關(guān)系。 實(shí)體模型有線、面、基本形體、組合形體、截割體和相貫體六大類。實(shí)體模型上都設(shè)有多個(gè)小孔，用于穿線將實(shí)體模型懸掛在頂板上，并且，實(shí)體模型上不同位置小孔間的距離都是頂板上小孔間距的倍數(shù)。頂板采用透明材料制成，為正方形，上面設(shè)有很多等間距的小孔，這些小孔形成一個(gè)正方形的點(diǎn)陣，點(diǎn)陣的外輪廓線分別平行于頂板的邊線。懸掛線一端固定在實(shí)體模型上，另一端通過塞子固定在頂板的小孔上。塞子采用柔性透明材料制成，為圓臺(tái)形，并且中心開有貫通的小孔。固定實(shí)體模型的懸掛線穿過塞子中心的小孔，塞子通過擠壓變形固定在頂板的小孔內(nèi)，懸掛線也同時(shí)被擠住不能向下滑動(dòng)。對(duì)于本發(fā)明的多功能三面投影箱的投影展示方法，其技術(shù)方案是頂板上小孔數(shù)量眾多，可以方便地調(diào)整懸掛線在頂板上的位置。塞子通過擠壓變形將懸掛線固定在頂板的小孔內(nèi)，因此可以方便地調(diào)整懸掛線的長度。實(shí)體模型上有多個(gè)小孔，可以根據(jù)需要選擇不同的小孔來固定實(shí)體模型。調(diào)整實(shí)體模型上懸掛線的根數(shù)、長度以及懸掛線在頂板上的位置，可以使實(shí)體模型與各投影面呈不同的相對(duì)位置關(guān)系，分別從投影箱的上方、前方和左方垂直觀察實(shí)體模型，可以得到實(shí)體模型的H面、V面和W面投影，能夠展示投影面平行線、投影面垂直線、一般位置直線、投影面平行面、投影面垂直面和一般位置平面的投影，井能展示直角投影定理、一般位置平面上的特殊位置直線的投影規(guī)律。分別從垂直于投影面H和投影面Vl的方向觀察實(shí)體模型，可以得到一次換面法的投影規(guī)律。本發(fā)明能夠很好地展示線、面、基本形體、組合形體、截割體和相貫體的三面投影，展示直角投影定理、一般位置平面上的特殊位置直線和換面法的投影關(guān)系，輔助學(xué)生建立從空間形體到平面圖形的思維轉(zhuǎn)換能力，更好地學(xué)習(xí)畫法幾何課程中的投影關(guān)系。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明圖I是本發(fā)明的多功能三面投影箱的軸測(cè)圖；圖2是本發(fā)明的塞子詳圖；圖3是本發(fā)明的實(shí)體模型圖；圖4是本發(fā)明的不同位置線的實(shí)施圖；圖5是本發(fā)明的不同位置面的實(shí)施圖；圖6是本發(fā)明的換面法的實(shí)施圖。圖中I-投影面H, 2_投影面V, 3_投影面W, 4_投影面VI, 5_頂板,6_塞子,7_懸掛線，8-圓錐體模型，9-線模型A，10-線模型B，11-線模型C，12-直角三角形模型D，13-直角三角形模型E，14-直角三角形模型F，15-鈍角三角形模型。
具體實(shí)施例方式圖I中，投影面H(I)水平放置，投影面V(2)和投影面W(3)通過榫卯結(jié)構(gòu)固定在一起，并且通過榫卯結(jié)構(gòu)與投影面H(I)固定，投影面V(2)位于投影面H(I)的后側(cè)，投影面W(3)位于投影面H(I)的右側(cè)。投影面H(l)、投影面V(2)和投影面W(3)都為正方形，并且兩兩相互垂直。投影面Vl (4)為活動(dòng)的，高度等于投影面H(I)和頂板(5)之間的距離，能固定在投影面H(I)和頂板(5)間的任意位置，并且與投影面H(I)垂直。頂板(5)通過榫卯結(jié)構(gòu)固定在投影面V(2)和投影面W(3)的上部。頂板(5)是透明的，便于觀察形體的H面投影。頂板(5)上設(shè)有很多小孔，這些小孔形成ー個(gè)正方形的點(diǎn)陣，點(diǎn)陣的外輪廓線分別平行于頂板(5)對(duì)應(yīng)的邊線。圓錐體模型⑶通過懸掛線(7)和塞子(6)固定在頂板(5)上。分別從垂直于投影面H(l)、投影面V(2)、投影面W(3)和投影面Vl (4)的方向觀察圓錐體模型(8)，可以得到圓錐體模型⑶的H面、V面、W面和Vl面投影。圖2為塞子(6)的詳圖，塞子(6)采用柔性透明材料制成，為圓臺(tái)形，并且中心開有貫通的小孔，固定實(shí)體模型的懸掛線(7)穿過塞子中心的小孔，通過塞子(6)的擠壓變形限制懸掛線(7)向下滑動(dòng)。圖3中，實(shí)體模型包括線、面、基本形體、組合形體、截割體和相貫體六大類，在實(shí)體模型上都設(shè)有小孔，用于固定實(shí)體模型。圖4中，線模型A(9)、線模型B(IO)和線模型C(Il)都設(shè)有兩個(gè)小孔，通過兩根懸掛線(7)和兩個(gè)塞子(6)固定在頂板(5)上。通過調(diào)整懸掛線(7)的長度和在頂板(5)上的位置，可以展示各個(gè)投影面的投影面平行線、投影面垂直線和一般位置直線的投影。線模型A(9)的兩根懸掛線(7)位于頂板(5)上與投影面W(3)垂直的同一排小孔上，并且長度相同，因此，線模型A(9)為側(cè)垂線，屬于投影面的垂直線。線模型B(IO)的兩根懸掛線(7)位于頂板(5)上與投影面W(3)垂直的同一排小孔上，但是長度不相同，因此，線模型B(IO)為正平線，屬于投影面的平行線。可見，調(diào)整懸掛線(7)的長度可以改變線模型與投影面的相對(duì)位置關(guān)系。線模型C(Il)的兩根懸掛線(7)不等長，并且不在頂板(5)上與投影面W(3)垂直或與投影面V(2)垂直的同一排小孔上，因此，線模型C(Il)為一般位置直線。圖5中，直角三角形模型D (12)、直角三角形模型E (13)和直角三角形模型F(14)在三個(gè)角點(diǎn)處都設(shè)有一個(gè)小孔，可以通過一根、兩根或三根懸掛線(7)和塞子(6)固定在頂板(5)上。通過調(diào)整懸掛線(7)的根數(shù)、長度以及在頂板(5)上的位置，可以展示各個(gè)投影面的投影面平行面、投影面垂直面和一般位置平面的投影。直角三角形模型D (12)采用三根懸掛線(7)固定，并且三根懸掛線(7)的長度都相同，因此，直角三角形模型D(12)為水平面，屬于投影面的平行面。直角三角形模型E(13)采用三根懸掛線(7)固定，其中，兩根 懸掛線(7)等長，且位于頂板(5)上與投影面V(2)垂直的同一排小孔上，另ー根懸掛線(7)的長度與其它兩根不同，因此，直角三角形模型E(13)為正垂面，屬于投影面的垂直面。直角三角形模型F(14)采用兩根懸掛線(7)固定，兩根懸掛線(7)位于頂板(5)上與投影面W(3)平行的同一排小孔上，因此，直角三角形模型F(14)為側(cè)平面，屬于投影面的平行面。圖6中，鈍角三角形模型(15)在三個(gè)角點(diǎn)a、b、c處都設(shè)有一個(gè)小孔，邊線be中部d處也設(shè)有一個(gè)小孔，并且繪出了連線ad。在a、d處的小孔上各系住一根懸掛線(7)，兩根懸掛線(7)的長度相同，并且，兩根懸掛線(7)不位于頂板(5)上與投影面V(2)垂直或與投影面W(3)垂直的同一排小孔上，因此，ad為水平線。然后，選擇角點(diǎn)b處的小孔系住一根懸掛線(7)，當(dāng)b處懸掛線(7)的長度與a、d處懸掛線(7)的長度不相同時(shí)，鈍角三角形模型(15)為一般位置平面，但是在該一般位置平面內(nèi)包含投影面特殊位置直線，即鈍角三角形模型(15)上包含水平線ad。將投影面Vl (4)置于投影面H(I)和頂板(5)之間，使其垂直于投影面H(I)，并使投影面Vl (4)垂直于鈍角三角形模型(15)上的連線ad，則在新的投影面體系Vl/Η中，鈍角三角形模型(15)為投影面的垂直面，從垂直于投影面Vl (4)的方向觀察鈍角三角形模型(15)，可以發(fā)現(xiàn)其在投影面Vl (4)上的投影積聚成一條直線，體現(xiàn)換面法的投影關(guān)系。
權(quán)利要求
1.一種多功能三面投影箱，由多個(gè)投影面、頂板和實(shí)體模型組成，其特征是投影面H(l)、投影面V(2)和投影面W(3)相互垂直，投影面H(I)在下方，投影面V(2)在后側(cè)，投影面W(3)在右側(cè)，頂板(5)固定在投影面V(2)和投影面W(3)的上方，投影面Vl (4)垂直于投影面H(I)，并能固定在投影面H(I)和頂板(5)間的任意位置，實(shí)體模型通過懸掛線(7)和塞子(6)懸掛在頂板(5)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能三面投影箱，其特征是頂板(5)采用透明材料制成，并且上面設(shè)有很多縱橫都成排的等間距小孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能三面投影箱，其特征是實(shí)體模型上都設(shè)有多個(gè)小孔，實(shí)體模型上不同位置小孔間的距離都是頂板(5)上小孔間距的倍數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能三面投影箱，其特征是塞子(6)采用柔性透明材料制成，為圓臺(tái)形，并且中心開有貫通的小孔。
5.一種使用權(quán)利要求I所述的多功能三面投影箱展示投影的方法，分別從垂直于投影面H(l)、投影面V(2)和投影面W(3)的方向觀察投影箱內(nèi)的實(shí)體模型，得到實(shí)體模型的H面、V面和W面投影，從垂直于投影面Vl (4)的方向觀察實(shí)體模型，得到實(shí)體模型的Vl面投影，其特征是在實(shí)體模型的小孔上系住懸掛線(7)，調(diào)整實(shí)體模型上懸掛線(7)的根數(shù)、長度以及在頂板(5)上的位置，使實(shí)體模型及實(shí)體模型上的線和面位于各個(gè)投影面的不同位置。
全文摘要
一種多功能三面投影箱及投影展示方法，投影箱由多個(gè)投影面、頂板和實(shí)體模型組成，投影面H、投影面V和投影面W相互垂直，頂板固定在投影面V和投影面W的上方，投影面V1是活動(dòng)的，能固定在投影面H和頂板之間，并垂直于投影面H。實(shí)體模型上設(shè)有多處小孔，用于系住懸掛線，懸掛線通過塞子固定在頂板上。調(diào)整實(shí)體模型上懸掛線的根數(shù)、長度以及在頂板上的位置，并從垂直于投影面的方向觀察實(shí)體模型，可以展示投影面的各種位置直線和平面的投影，展示形體的三面投影，展示直角投影定理、一般位置平面上的特殊位置直線和換面法的投影關(guān)系。本發(fā)明投影展示全面，使用方便，能幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)畫法幾何課程中的投影關(guān)系。
文檔編號(hào)G09B23/04GK102708732SQ20121014390
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者叢術(shù)平, 王來, 韓金生 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)