多功能魔幻教具的開發與制作

黃勝全,周 威,張 霞,姜紅陽,姜雙陽,周國振,任 磊

（東北電力大學, 吉林 吉林 132000）

多功能魔幻教具的開發與制作

黃勝全,周 威,張 霞,姜紅陽,姜雙陽,周國振,任 磊

（東北電力大學, 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，是一種集機械教學、幾何圖形繪制及尺寸測量于一身的教學教具，能將抽象的理論簡單化，通過教具演示簡單、明了、形象，加深了學生對理論知識的理解和掌握。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值。

教具；演示；機構

1 引言

作為一名講授機械專業的教師，在授課過程中發現很多教具攜帶不便，而且使用不便。所以，上課時很少使用教具對課本的教學內容進行演示。而有些內容并不是靠講解和多媒體演示就能使學生輕松理解的。所以，針對這種情況，我們在原有教具的基礎上做了一些改進與創新，旨在通過學生對實物親自觀察和親自動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

該教具整體結構簡圖如圖1所示，各桿之間用螺栓鉸鏈相連。下面對本教具可以實現的功能進行詳細說明：

圖1 多功能魔幻教具結構圖

2.1 第一部分，四桿機構演示功能：機構ABCD（如圖2所示）

圖2 四桿機構圖

圖3 四桿機構的演變機構

分析如下：

（1）當以桿AD或桿BC為機架時，機構為曲柄搖桿機 構，桿AB為曲柄，桿CD為搖桿；

（2）當以桿AB為機架時，機構為雙曲柄機構，桿BC和桿AD都是曲柄；

（3）當以桿CD為機架時，機構為雙搖桿機構，桿BC和桿AD都是搖桿。

2.2 第二部分：機構ABE及其演變機構（如圖3所示）分析如下：

（1）圖3所示機構為對心曲柄滑塊機構，AB為曲柄。

（2）在對心曲柄滑塊的基礎上，當導路與機架不在同一條直線上時， DD' 為偏距e，構成偏置曲柄滑塊機構。如圖4。

圖4 偏置曲柄滑塊機構

圖5 擺動導桿機構

圖6 轉動導桿機構

（3）當桿AB＞BE,以桿AB為機架時，BE做主動件機構為擺動導桿機構，如圖5。

（4）當桿AB＜BE,以桿AB為機架時，BE做主動件機構為轉動導桿機構，如圖6。

2.3 第三部分：該教具在其它幾方面的應用 。（如圖1整體圖所示）

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

（2）多功能魔幻教具可以測量角度。在機構的基礎上加入量角器，方便測量幾何圖形角度和分析機構運動。

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

（4）多功能魔幻教具可以用作橢圓儀。有一個橢圓儀的機構，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為可移動粉筆夾機構。可移動粉筆夾安裝在槽中，通過調節粉筆夾的位置，可以繪制不同尺寸的圓弧。

圖7 粉筆夾機構

3 本作品“多功能魔幻教具”，具有如下創新點

（1）本作品材料輕，攜帶方便，裝拆方便，價格便宜，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，如機械圖形的繪制及測量、機械原理中的平面四桿機構及其演變機構的教學演示等教學內容。很輕松地幫助老師講解的清楚、同時學生聽得明白容易理解。

4 產品材料

本作品整體部分選用了硬質塑料作為加工材料，少數部分采用金屬材料。材料成本低，質量輕，強度剛度足夠，而且便于生產加工，便于攜帶，可操作性更高。

5 總結

多功能魔幻教具的誕生，它將成為老師和學生們的好幫手，有了它，將激發學生的學習興趣，愛上機械、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品，其強大的功能和實用性，廉價的制作成本必然會給商家帶來無限的商機市場發展廣闊，市場前景可觀。

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

[2]濮良貴，陳國定等.機械設計[M].高等教育出版社，2013.（05）.