基于GeoGebra的連桿機構演示動畫設計

王增勝

摘 要：針對《機械原理》課程教學中現有機構演示動畫不適用、不好用的現象，以連桿機構和楊森機構為對象，說明了利用GeoGebra實現機構演示動畫的設計制作過程。實踐證明，利用GeoGebra實現機構的動畫演示，其建模過程簡單、演示方便、可交互；可使用戶把更多的時間和精力放在動畫的表達意圖和效果上，而非復雜的建模過程中，從而到更好的教學效果。

關鍵詞：機械原理；GeoGebra；連桿機構；楊森機構

中圖分類號：TB 文獻標識碼：A doi：10.19311/j.cnki.16723198.2019.31.093

在《機械原理》課程教學中，鉸鏈四桿機構的類型判斷和連桿機構的應用是教學重點內容之一。該內容的教學一般采用動畫演示輔助完成，而現有的動畫往往不適用或不好用。因此，選擇一種簡單、高效的軟件自制動畫成為廣大《機械原理》教師面臨的實際問題。

GeoGebra是集代數、幾何與微積分于一體的動態數學教育軟件，利用其動態幾何功能，可以實現機構的建模與動畫演示。以下以鉸鏈四桿機構的類型判斷和連桿機構的應用——楊森機構為例，說明其演示動畫的設計思路。

1 鉸鏈四桿機構類型判斷的動畫設計

全部用轉動副相連的平面四桿機構稱為鉸鏈四桿機構。鉸鏈四桿機構是四桿機構的基本形式。在鉸鏈四桿機構中，固定不動的構件稱為機架，與機架相連的構件稱為連架桿，不直接與機架相連的構件稱為連桿。而在連架桿中，能作360°轉動者稱為曲柄，只能作小于360°的往復擺動者稱為搖桿。對于鉸鏈四桿機構而言，機架和連桿總是存在的，因此可按照連架桿是曲柄還是搖桿，將鉸鏈四桿機構分為三種基本形式：曲柄搖桿機構、雙曲柄機構和雙搖桿機構。……