[0001] 本发明涉及课堂教具技术领域，特别涉及一种空间几何体模型展示装置。

[0002] 空间观念是指人们对于空间结构、位置关系、方位、形状、大小等方面的认知能力和理解能力；它涉及到对于三维空间的感知、理解和操作能力，包括对于物体在空间中的相对位置、方向、距离等的认知，以及对于空间中的几何图形和结构的理解；在教育领域，培养学生的空间观念能力也是数学教学的重要目标之一。

[0003] 在实际教学过程中，数学空间想象能力的启发一直是比较困难的，在教学过程中往往需要老师辅助使用实物模型教具来完成教学，在现有技术中，授权公告号为CN114999280B的中国发明专利公开了一种数学教学三维空间展示装置，具体包括：包括内框架、下板和展开板，所述下板安装在内框架的底端，所述下板与展开板连接；所述展开板包括右侧面板、左侧面板、前侧面板、顶板和后侧面板；所述下板与右侧面板、下板与左侧面板、下板与前侧面板之间均通过第一展开动力结构连接，所述前侧面板与顶板通过第二展开动力结构连接，所述后侧面板的一端通过第三展开动力结构与顶板能够拆分的连接，所述后侧面板的另一端也通过第三展开动力结构与下板能够拆分的连接，所述内框架内部的下板上安装有辅助展开关闭结构。

[0004] 该装置虽然能够直观的将空间几何体模型的外表面展开为二维图形，然而对于该装置而言，其外表面的展开方式是固定的，使用者无法根据教学需要选择合适的展开方式对其外表面进行展开，存在较大的使用局限性。

[0093] 以下将结合附图，详细描述本发明的优选实施例，对本发明做进一步阐述。

[0094] 有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明，此外，在全部实施例中，相同的附图标号表示相同的元件。

[0095] 首先，将结合图1～10描述根据本发明实施例的空间几何体模型展示装置，用于课堂教学，其应用场景广阔。

[0096] 如图1、2所示，本发明实施例的空间几何体模型展示装置，包含：模型框架1、包覆层2、若杆个粘接带(图上未示出)、切割模块4与承载模块3。

[0097] 具体地，如图1、2所示，模型框架1活动设置在承载模块3上；包覆层2覆盖在模型框架1的外侧表面，包覆层2的外轮廓形状为多面体，在本实施例中，包覆层2优选使用纸质材料，包覆层2可通过使用多张纸与粘接带粘贴拼接组成；若杆个粘接带设置在包覆层2上，若杆个粘接带与模型框架1相连，用于将包覆层2粘贴在模型框架1的外侧表面，粘接带可选择使用双面胶带；切割模块4活动设置在包覆层2的外侧，切割模块4用于切割包覆层2。

[0098] 进一步，如图1、2所示，模型框架1包含：若杆个伸缩杆11与若杆个磁力吸附装置12；若杆个伸缩杆11组合形成空间几何体框架，任意相邻的两个伸缩杆11的端部相互抵接，伸缩杆11为磁性金属件；若杆个磁力吸附装置12设置在由若杆个伸缩杆11合围而成的空间几何体框架内侧空间中，任一个磁力吸附装置12与其中一部分伸缩杆11的端部磁力吸附连接，用于吸附固定伸缩杆11的端部。

[0099] 优选的，如图2、3所示，本发明的伸缩杆11包含：双头螺杆111与一对螺纹管112；一对螺纹管112分别套设在双头螺杆111的两端，并且一对螺纹管112均为磁性金属件，一对螺纹管112分别与位于双头螺杆111两端的螺纹段螺纹连接，磁力吸附装置12通过对多个伸缩杆11的螺纹管112的端部进行磁力吸附连接，从而将若干个伸缩杆11组合形成特定形状的模型框架1，使用者可通过相对转动双头螺杆111与螺纹管112来使一对螺纹管112伸展或收缩，从而对伸缩杆11的整体长度进行调节，以便于使用者根据教学需要将若干个伸缩杆11与若干个磁力吸附装置12组合形成不同形状的空间几何体框架。

[0100] 进一步，如图2所示，磁力吸附装置12包含：容置袋(图上未示出)、磁体(图上未示出)与若杆个磁性金属颗粒(图上未示出)；容置袋的外表面与其中一部分伸缩杆11的端部外表面抵接，容置袋为质地柔软且具备弹性的袋子，以便于在与磁性金属颗粒的外力作用下更好的对伸缩杆11的端部进行包裹；磁体活动设置在容置袋的内腔中；若杆个磁性金属颗粒活动设置在容置袋的内腔中，若干个磁性金属颗粒将容置袋的内腔填满。

[0101] 进一步，如图1、4所示，承载模块3包含：承载横梁31、转接轴32、一对翻转支架33、一对承载板34与一对支撑组件；转接轴32设置在承载横梁31的顶部，转接轴32的中段与承载横梁31的中段固定连接，转接轴32与承载横梁31相互垂直设置；一对翻转支架33的尾端均与转接轴32转动连接；一对承载板34分别固定设置在一对翻转支架33上，一对承载板34的顶部分别与包覆层2的其中两侧相邻外表面抵接，一对承载板34分列于转接轴32的两侧，用于承载模型框架1与包覆层2；一对支撑组件分别设置在一对承载板34的底部，一对支撑组件与承载横梁31相连，用于支撑一对承载板34。

[0102] 进一步，如图4所示，支撑组件包含：铰接座351、承载杆352、第一螺孔(图上未示出)、支撑螺杆353、容置槽354、若杆对卡槽355与卡块356；容置槽354开设在承载横梁31的顶部，容置槽354沿承载横梁31的轴向设置；若杆对卡槽355开设在承载横梁31的顶部，任一对卡槽355分列于容置槽354的两侧；铰接座351固定设置在其中一个承载板34的底部；承载杆352的尾端与铰接座351铰接；第一螺孔开设在承载杆352的头端端面上，第一螺孔沿承载杆352的轴向设置；支撑螺杆353活动插设于第一螺孔中，支撑螺杆353与第一螺孔螺纹连接，用于支撑承载板34；卡块356固定设置在支撑螺杆353的头端，卡块356与其中一对卡槽355卡接。

[0103] 进一步，如图1、5所示，切割模块4包含：一对卡尺41、一对限位组件、一对涂鸦组件43与切割组件44；一对卡尺41的底部分别与包覆层2的其中两侧相邻外表面抵接，一对卡尺
41并行排列，一对卡尺41之间的缝隙宽度大于零，卡尺41为磁性金属件，以便于利用磁力吸附装置12的磁力吸附卡尺41，对卡尺41进行临时定位；任一个限位组件与一对卡尺41的端部相连，用于对一对卡尺41进行限位；一对涂鸦组件43分别设置在一对卡尺41上，用于对包覆层2的外表面进行涂鸦标记；切割组件44活动设置在一对卡尺41上，切割组件44与一对涂鸦组件43相连，用于切割包覆层2。

[0104] 进一步，如图1、6所示，限位组件包含：一对通孔(图上未示出)、一对锁扣421与第一牵引线422；一对通孔分别开设在一对卡尺41上，任一个通孔位于对应的卡尺41的一端；一对锁扣421分别设置在一对卡尺41上，一对锁扣421分别与一对通孔的位置相匹配；第一牵引线422的一端穿过其中一个通孔与其中一个锁扣421相连，第一牵引线422的另一端穿过另一个通孔与另一个锁扣421相连。

[0105] 进一步，如图1、5、7～9所示，涂鸦组件43包含：导向槽431、若干个出墨孔432、墨盒433、导向凸块4331、容置腔4332、导向腔4333、储墨腔4334、第一流道4335、第二流道4336、导气管434、单向阀435、滚珠436、活塞437与复位弹簧438；墨盒433与切割组件44相连；导向槽431开设在卡尺41的顶部，导向槽431沿卡尺41的轴向设置；若干个出墨孔432开设在导向槽431的内壁上，任一个出墨孔432贯穿导向槽431的内壁暴露于卡尺41的底部表面，若干个出墨孔432沿卡尺41的轴向一字排列；导向凸块4331固定设置在墨盒433的底部，导向凸块
4331活动插设于导向槽431的内腔中，导向凸块4331与导向槽431的径向截面形状相匹配，用于对墨盒433进行导向；容置腔4332设置在导向凸块4331的内部，容置腔4332暴露于导向凸块4331的底部表面；导向腔4333设置在墨盒433内部，导向腔4333位于容置腔4332的上侧，导向腔4333的内腔形状为圆柱体，导向腔4333与容置腔4332连通，导向腔4333的内径大于容置腔4332的内径；储墨腔4334设置在墨盒433的内部，储墨腔4334位于导向腔4333的一侧，储墨腔4334的内部预存储有油墨；第一流道4335设置在墨盒433的内部，第一流道4335的一端与导向腔4333的内腔顶部连通，第一流道4335的另一端与储墨腔4334连通；第二流道4336设置在墨盒433的内部，第二流道4336的一端与导向腔4333的内腔底部连通，第二流道4336的另一端与储墨腔4334的内腔底部连通，用于输送储墨腔4334内部存储的油墨；导气管434固定设置在墨盒433的外壁上，导气管434的出气端贯穿墨盒433的外壁与储墨腔
4334连通；单向阀435设置在导气管434上，用于限制流经导气管434的气体的流向；活塞437活动设置在导向腔4333的内部，活塞437的周向侧壁与导向腔4333的内表面紧密贴合，当活塞437处于导向腔4333的内腔底部时，活塞437将第二流道4336堵塞；复位弹簧438设置在导向腔4333的内部，复位弹簧438的一端与活塞437的顶部相连，复位弹簧438的另一端与导向腔4333的内腔顶壁相连；滚珠436活动设置在容置腔4332的内部，滚珠436与活塞437的底部抵接，当活塞437位于导向腔4333的内腔底部时，滚珠436凸出于导向凸块4331的外表面，滚珠436的直径大于容置腔4332的底部端口的口径，滚珠436与出墨孔432的内腔形状相匹配。

[0106] 进一步，如图1、5、7所示，切割组件44包含：安装板441、装配卡口442、装配支架443、轴承座444、复位扭簧(图上未示出)、第二螺孔(图上未示出)、驱动螺杆445、刀具446与牵引机构；安装板441的底部与一对卡尺41的顶部抵接；装配卡口442开设在安装板441的尾端，装配卡口442与一对卡尺41之间的缝隙的位置相匹配；装配支架443固定设置在安装板
441的顶部；轴承座444活动设置在装配支架443与安装板441之间；第二螺孔开设在装配支架443的顶部；驱动螺杆445插设于第二螺孔中，驱动螺杆445的底端穿过第二螺孔与轴承座
444的顶部转动连接，驱动轴的顶端凸出于装配支架443的顶部表面；刀具446的尾端与轴承座444转动连接，刀具446的刀刃部4461位于刀具446的头端，刀具446的刀刃部4461的形状为弧形，刀具446的刀刃部4461依次穿过装配卡口442以及一对卡尺41之间的缝隙与包覆层
2的外表面抵接，用于切割包覆层2；扭簧设置在轴承座444与刀具446之间的转动连接处，扭簧的一端与轴承座444固定连接，扭簧的另一端与刀具446的尾端固定连接；牵引机构设置在安装板441上，牵引机构与一对涂鸦组件43相连。

[0107] 进一步，如图1、5、7、10所示，牵引机构包含：转接立柱(图上未示出)、若干个定位孔4471、收卷轴套4472、顶盖4473、插接立柱(图上未示出)、若干个插杆4474、一对装配孔(图上未示出)、一对限位环(图上未示出)与第二牵引线4475；转接立柱固定设置在安装板441的顶部，转接立柱为圆柱体；若干个定位孔4471开设在安装板441的顶部，若干个定位孔
4471分布在转接立柱的周向外侧，若干个定位孔4471围绕转接立柱圆周阵列分布；收卷轴套4472活动套设在转接立柱上，收卷轴套4472的内腔下部与转接立柱的形状相匹配；顶盖
4473活动盖设在收卷轴套4472的顶部端口处；插接立柱固定设置在顶盖4473的底部，插接立柱活动插设于收卷轴套4472的内腔上部，插接立柱为棱柱体，插接立柱与收卷轴套4472的内腔上部的形状相匹配；一对装配孔均开设在收卷轴套4472的曲面侧壁上，任一个装配孔贯穿收卷轴套4472的外壁与收卷轴套4472的内腔连通，一对装配孔的位置相对应；若干个插杆4474固定设置在顶盖4473的底部，任一个插杆4474的底端与其中一个定位孔4471插接，用于对顶盖4473进行定位；一对限位环固定设置在安装板441的顶部，收卷轴套4472位于一对限位环之间；第二牵引线4475的中段经一对装配孔以及收卷轴套4472的内腔穿过，第二牵引线4475的中段位于转接立柱与插接立柱之间，第二牵引线4475的两端分别穿过一对限位环与一对涂鸦组件43的墨盒433固定连接。

[0108] 当使用者使用本装置进行教学展示时，首先，使用者将包覆有包覆层2的模型框架1放置在承载模块3上，利用承载模块3的一对承载板34承载模型框架1，然后使用者利用切割模块4对包覆层2进行切割，切割完成后，使用者沿切割轨迹将包覆层2展开，以获得特定形状的包覆层2，并且在展开包覆层2时，使用者可将模型框架1的若干个伸缩杆11从磁力吸附装置12上拆下，使若干个伸缩杆11能够随包覆层2一同展开，以方便在将包覆层2展开后，使用者能够通过重新将若干个伸缩杆11与若干个磁力吸附装置12重新组合成模型框架1，进而使展开后包覆层2能够重新合围恢复成展开前的多面体轮廓形状。

[0109] 在使用者对包覆层2进行切割前，使用者将一对卡尺41放置在包覆有包覆层2的模型框架1的上侧，使一对卡尺41的底部表面分别与包覆层2的其中两侧的相邻外表面抵接，并使一对卡尺41相互平行，由包覆层2合围形成的多面体的其中一条棱与一对卡尺41之间的缝隙的位置相匹配；使用者摆放一对卡尺41时应确保一对卡尺41之间的缝隙保持合适的宽度，在使用者摆放好一对卡尺41后，使用者通过一对限位组件对一对卡尺41的位置进行锁定，以避免卡尺41向下滑动，当使用这使用限位组件对一对卡尺41的位置进行锁定时，使用者将第一牵引线422的一端穿过其中一个通孔与对应的锁扣421相连，并将第一牵引线422的另一端穿过另一个通孔与另一个锁扣421相连，使用者拉紧第一牵引线422后利用一对锁扣421将第一牵引线422的两端分别与一对卡尺41锁定，从而实现避免一对卡尺41向下滑动的目的。

[0110] 在一对卡尺41放置完成后，使用者将切割组件44与一对涂鸦组件43放置在一对卡尺41上，使切割组件44的安装板441的底部与一对卡尺41的顶部抵接，并将一对涂鸦组件43的墨盒433分别放置在一对卡尺41的顶部，使设置在墨盒433底部的导向凸块4331处于开设在卡尺41顶部的导向槽431内，然后使用者使用一只手对一对卡尺41进行固定，使用另一只手的拇指和中指按住一对涂鸦组件43的墨盒433，并使用另一只手的食指按住切割组件44的驱动螺杆445的顶端，从而推动一对涂鸦组件43的墨盒433与切割组件44的安装板441同步沿导向槽431的导向滑动，在墨盒433沿导向槽431的导向滑动的过程中，滚珠436沿导向槽431的导向滚动，当滚珠436与任一个出墨孔432的位置相匹配时，滚珠436凸出于导向凸块4331的外表面，此时复位弹簧438处于伸展状态，活塞437处于导向腔4333的内腔底部，活塞437将第二流道4336堵塞；当滚珠436随着墨盒433的位移从出墨孔432的内腔中滚出时，滚珠436向上位移将活塞437顶起，复位弹簧438处于压缩状态，并且第二流道4336处于导通状态，在活塞437被滚珠436顶起的过程中，活塞437将导向腔4333内部的空气通过第一流道4335推入储墨腔4334的内部，随着储墨腔4334内部气压的升高，储墨腔4334中存储的油墨经第二流道4336流入导向腔4333的内腔底部，再经容置腔4332的底部端口流出至导向槽
431的内腔中，并最终通过开设再导向槽431的内表面上的出墨孔432流出，从而实现对包覆层2的外表面进行涂鸦的目的，当滚珠436再次滚落至出墨孔432后，活塞437在复位弹簧438的弹力驱动下位移至导向腔4333的内腔底部，在此过程中，储墨腔4334的内部气压减小，外界通过导气管434流入储墨腔4334内，以确保墨盒433内外气压平衡；使用者可通过多次调转包覆有包覆层2的模型框架1，利用涂鸦组件43对包覆层2合围形成的多面体结构的每一侧的外表面均进行涂鸦，从而在包覆层2的外表面画出由包覆层2合围形成的多面体结构的每一侧外表面的轮廓，以便于在将包覆层2展开后，对由包覆层2合围形成的多面体结构的每一侧外表面的轮廓位置进行观察。

[0111] 当使用者对包覆层2进行切割时，使用者控制驱动螺杆445转动，驱动螺杆445通过与第二螺孔螺纹配合带动轴承座444与刀具446向下位移，直至刀具446的刀刃部4461与包覆层2的外表面抵接，并确保扭簧处于压缩状态，在此状态下，当安装板441沿导向槽431的导向滑动时，切割组件44即能够通过刀具446实现对包覆层2进行切割的目的。

[0112] 以上，参照图1～10描述了根据本发明实施例的空间几何体模型展示装置，具备如下有益效果：

[0113] 1、使用者可以通过选择多种切割轨迹对包覆层进行切割，以便于使用者能够根据教学需要选择特定的展开方式将包覆层展开，形成特定形状的平面图形，解决了现有技术中存在使用局限性差的缺陷。

[0114] 2、本装置通过采用若干个长度可调节的伸缩杆与磁力吸附装置组合形成模型框架，以便于使用者能够根据教学需要组装形成特定形状空间几何体模型框架，使用者再根据模型框架的形状将包覆层裁剪粘贴在模型框架的外侧表面形成不同形状的多面体，以便于使用者能够对不同形状的多面体的外表面进行展开观察，增强了本装置的实用性。

[0115] 3、本装置通过设置涂鸦组件对包覆层的外表面进行涂鸦，用于表征由包覆层合围形成的多面体结构的每一侧外表面轮廓形状与位置，以便于使用者在将包覆层展开后对由包覆层合围形成的多面体结构的各侧外表面的位置进行观察。

[0116] 需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0117] 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。