黃勝全,周 威,張 霞,姜紅陽,姜雙陽,周國振,任 磊

（東北電力大學(xué), 吉林 吉林 132000）

多功能魔幻教具的開發(fā)與制作

黃勝全,周 威,張 霞,姜紅陽,姜雙陽,周國振,任 磊

（東北電力大學(xué), 吉林 吉林 132000）

本文論述了多功能魔幻教具的研究與制作過程，是一種集機(jī)械教學(xué)、幾何圖形繪制及尺寸測量于一身的教學(xué)教具，能將抽象的理論簡單化，通過教具演示簡單、明了、形象，加深了學(xué)生對理論知識(shí)的理解和掌握。多功能魔幻教具使用面寬，制作簡單、成本低廉，具有很大的推廣使用價(jià)值。

教具；演示；機(jī)構(gòu)

1 引言

作為一名講授機(jī)械專業(yè)的教師，在授課過程中發(fā)現(xiàn)很多教具攜帶不便，而且使用不便。所以，上課時(shí)很少使用教具對課本的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行演示。而有些內(nèi)容并不是靠講解和多媒體演示就能使學(xué)生輕松理解的。所以，針對這種情況，我們在原有教具的基礎(chǔ)上做了一些改進(jìn)與創(chuàng)新，旨在通過學(xué)生對實(shí)物親自觀察和親自動(dòng)手操作給課堂帶來高效和歡樂。

2 具體研究制作過程及功能

該教具整體結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示，各桿之間用螺栓鉸鏈相連。下面對本教具可以實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行詳細(xì)說明：

圖1 多功能魔幻教具結(jié)構(gòu)圖

2.1 第一部分，四桿機(jī)構(gòu)演示功能：機(jī)構(gòu)ABCD（如圖2所示）

圖2 四桿機(jī)構(gòu)圖

圖3 四桿機(jī)構(gòu)的演變機(jī)構(gòu)

分析如下：

（1）當(dāng)以桿AD或桿BC為機(jī)架時(shí)，機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī) 構(gòu)，桿AB為曲柄，桿CD為搖桿；

（2）當(dāng)以桿AB為機(jī)架時(shí)，機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，桿BC和桿AD都是曲柄；

（3）當(dāng)以桿CD為機(jī)架時(shí)，機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，桿BC和桿AD都是搖桿。

2.2 第二部分：機(jī)構(gòu)ABE及其演變機(jī)構(gòu)（如圖3所示）分析如下：

（1）圖3所示機(jī)構(gòu)為對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，AB為曲柄。

（2）在對心曲柄滑塊的基礎(chǔ)上，當(dāng)導(dǎo)路與機(jī)架不在同一條直線上時(shí)， DD' 為偏距e，構(gòu)成偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。如圖4。

圖4 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

圖5 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

圖6 轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

（3）當(dāng)桿AB＞BE,以桿AB為機(jī)架時(shí)，BE做主動(dòng)件機(jī)構(gòu)為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，如圖5。

（4）當(dāng)桿AB＜BE,以桿AB為機(jī)架時(shí)，BE做主動(dòng)件機(jī)構(gòu)為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，如圖6。

2.3 第三部分：該教具在其它幾方面的應(yīng)用 。（如圖1整體圖所示）

（1）多功能魔幻教具具有測量功能。由于該機(jī)構(gòu)由帶有刻度的桿制作而成，所以方便對幾何圖形進(jìn)行測量。

（2）多功能魔幻教具可以測量角度。在機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上加入量角器，方便測量幾何圖形角度和分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。

（3）多功能魔幻教具可以用作圓規(guī)。因在其中一個(gè)桿上開出了粉筆槽，放上粉筆，可以畫圓。

（4）多功能魔幻教具可以用作橢圓儀。有一個(gè)橢圓儀的機(jī)構(gòu)，通過改變粉筆的裝夾位置，可以畫出不同大小的橢圓。 如圖7為可移動(dòng)粉筆夾機(jī)構(gòu)?？梢苿?dòng)粉筆夾安裝在槽中，通過調(diào)節(jié)粉筆夾的位置，可以繪制不同尺寸的圓弧。

圖7 粉筆夾機(jī)構(gòu)

3 本作品“多功能魔幻教具”，具有如下創(chuàng)新點(diǎn)

（1）本作品材料輕，攜帶方便，裝拆方便，價(jià)格便宜，制作簡單容易。

（2）可以輕松完成在課堂上的畫圖及演示功能，如機(jī)械圖形的繪制及測量、機(jī)械原理中的平面四桿機(jī)構(gòu)及其演變機(jī)構(gòu)的教學(xué)演示等教學(xué)內(nèi)容。很輕松地幫助老師講解的清楚、同時(shí)學(xué)生聽得明白容易理解。

4 產(chǎn)品材料

本作品整體部分選用了硬質(zhì)塑料作為加工材料，少數(shù)部分采用金屬材料。材料成本低，質(zhì)量輕，強(qiáng)度剛度足夠，而且便于生產(chǎn)加工，便于攜帶，可操作性更高。

5 總結(jié)

多功能魔幻教具的誕生，它將成為老師和學(xué)生們的好幫手，有了它，將激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，愛上機(jī)械、愛上課堂，并讓我們的課堂變得更加夢幻多彩！由于目前市場上還沒有類似的產(chǎn)品，其強(qiáng)大的功能和實(shí)用性，廉價(jià)的制作成本必然會(huì)給商家?guī)頍o限的商機(jī)市場發(fā)展廣闊，市場前景可觀。

[1]孫 桓，陳作摸等.機(jī)械原理[M].高等教育出版社，2006.（05）.

[2]濮良貴，陳國定等.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社，2013.（05）.