新型積木式機(jī)械教具設(shè)計(jì)

陸棟青 曹建波 張 瑜 董晨旭 顏鳳嬌

(浙江師范大學(xué)工學(xué)院，浙江 金華321004)

0 引言

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，多媒體技術(shù)越來越多的引入到課堂教學(xué)中，改變了傳統(tǒng)教學(xué)的“一張嘴、一本書、一支粉筆、一塊黑板”單調(diào)局面。多媒體課件優(yōu)勢十分明顯，音頻、視頻文件的交叉使用能夠讓學(xué)生聽得更清楚、看得更明白，多媒體課件對(duì)提高課堂質(zhì)量起了重要作用。然而，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常有一個(gè)愿望，那就是除了視頻之外，還非常想見到實(shí)物，而且最好能自己動(dòng)手，能觸摸。實(shí)物教具與多媒體教具相比有著更真實(shí)更直觀的特點(diǎn)，其真實(shí)性是多媒體教學(xué)不可替代的。

1 問題的提出

在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中，一般老師逐漸地用多媒體代替了教具，本文通過研究得出，其中一個(gè)重要原因是實(shí)物教具體積大，重量重，攜帶不方便。通過分析不難發(fā)現(xiàn)，大部分桿件機(jī)構(gòu)教具的重量主要集中在機(jī)架上。

2 新型積木式機(jī)械教具設(shè)計(jì)

對(duì)于復(fù)雜多樣和應(yīng)用廣泛的連桿機(jī)構(gòu)中，對(duì)機(jī)構(gòu)的組成和傳動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)知是非常重要的，因此“平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)”是機(jī)械類核心課程《機(jī)械原理》課中的重要內(nèi)容。考慮到在上課時(shí)，同學(xué)們非常渴望看到實(shí)物，更渴望自己去親手組裝的心愿。開發(fā)相應(yīng)的連桿機(jī)構(gòu)教具，對(duì)于豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究是十分必要的，本文是在分析現(xiàn)有的連桿機(jī)構(gòu)教具和試驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上，開發(fā)的在課堂上搭建的平面連桿機(jī)構(gòu)教具，通過實(shí)物的制作和組合，完成了雙搖桿機(jī)構(gòu)、偏心輪機(jī)構(gòu)、虛約束演示機(jī)構(gòu)等多種機(jī)械教具，具體實(shí)例如圖1所示。該類教具具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）固定機(jī)構(gòu)：利用吸盤吸住桌面或者黑板，進(jìn)而使平面連桿機(jī)構(gòu)固定在平面上，在課堂上更好的演示，擺置方便；

（2）連接機(jī)構(gòu)：兩桿的連接中，利用鉚釘連接，快捷的組裝拆卸是最大的優(yōu)點(diǎn)；

（3）軌跡生成機(jī)構(gòu)：軌跡生成機(jī)構(gòu)由精雕機(jī)雕出大小各異的孔，在各個(gè)桿件上可以安裝鉛筆或者粉筆，裝夾的筆就會(huì)在紙上繪制出運(yùn)動(dòng)的軌跡。

該教具可以輕松放入工具箱中，方便攜帶。相對(duì)于傳統(tǒng)教具，這一教具更加直觀，還可以進(jìn)行師生之間的互動(dòng)，活躍課堂氣氛。能夠演示機(jī)械原理中許多個(gè)平面連桿機(jī)構(gòu)，可根據(jù)自己的想象，搭建出不同的機(jī)構(gòu)。

目前在桌面上使用的教具少之又少，本成果的出現(xiàn)彌補(bǔ)了該領(lǐng)域的空白，它的便攜特點(diǎn)、設(shè)計(jì)巧妙和講解直觀使之在將來必獲得廣泛的應(yīng)用。因此，本成果設(shè)計(jì)的作品將有廣闊的市場。

圖1 雙搖桿機(jī)構(gòu)與偏心輪機(jī)構(gòu)

3 結(jié)論

本文對(duì)新型積木式機(jī)械教具進(jìn)行了外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和研究，通過使用精雕機(jī)，對(duì)亞克力板進(jìn)行加工，完成了實(shí)物制作。積木式教具具有方便、快捷、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，未來擁有很好的市場前景。

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