黃勝全,周 威,張 霞,姜紅陽(yáng),姜雙陽(yáng),周國(guó)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(yáng),姜雙陽(yáng),周國(guó)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(cè)量于一身的教學(xué)教具,能將抽象的理論簡(jiǎn)單化,通過教具演示簡(jiǎn)單、明了、形象,加深了學(xué)生對(duì)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(jiǎn)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)
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(duì)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(duì)這種情況,我們?cè)谠薪叹叩幕A(chǔ)上做了一些改進(jìn)與創(chuàng)新,旨在通過學(xué)生對(duì)實(shí)物親自觀察和親自動(dòng)手操作給課堂帶來(lái)高效和歡樂。
該教具整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示,各桿之間用螺栓鉸鏈相連。下面對(duì)本教具可以實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)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(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu),AB為曲柄。
(2)在對(duì)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(cè)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(duì)幾何圖形進(jìn)行測(cè)量。
(2)多功能魔幻教具可以測(cè)量角度。在機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上加入量角器,方便測(cè)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)。可移動(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)
(1)本作品材料輕,攜帶方便,裝拆方便,價(jià)格便宜,制作簡(jiǎn)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(cè)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。
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。
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(mèng)幻多彩!由于目前市場(chǎng)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)?lái)無(wú)限的商機(jī)市場(chǎng)發(fā)展廣闊,市場(chǎng)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(guó)定等.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社,2013.(05).