新型积木式机械教具设计

【摘 要】针对机械原理课程教学需求，本文设计开发了一种用于“在桌面上搭建”的新型积木式机械教具。“在桌面上搭建”主要是指利用桌面作为机构的固定件，或作为机架，在此基础上完成机构的组装，并在桌面上进行运转。该教具通过吸盘座在桌面上实现快速固定，杆件间用螺杆和轴承的配合替代传统的铰链联接，实现构件间快速联接并且保持运转灵活。本文主要开发了平面连杆类的多种组件，可在桌面上搭建10余种杆件机构。

【关键词】积木式；机械；教具

0 引言

随着现代信息技术的发展，多媒体技术越来越多的引入到课堂教学中，改变了传统教学的“一张嘴、一本书、一支粉笔、一块黑板”单调局面。多媒体课件优势十分明显，音频、视频文件的交叉使用能够让学生听得更清楚、看得更明白，多媒体课件对提高课堂质量起了重要作用。然而，学生在学习过程中经常有一个愿望，那就是除了视频之外，还非常想见到实物，而且最好能自己动手，能触摸。实物教具与多媒体教具相比有着更真实更直观的特点，其真实性是多媒体教学不可替代的。

1 问题的提出

在现实教学中，一般老师逐渐地用多媒体代替了教具，本文通过研究得出，其中一个重要原因是实物教具体积大，重量重，携带不方便。通过分析不难发现，大部分杆件机构教具的重量主要集中在机架上。

2 新型积木式机械教具设计

对于复杂多样和应用广泛的连杆机构中，对机构的组成和传动特点进行认知是非常重要的，因此“平面连杆机构及其设计”是机械类核心课程《机械原理》课中的重要内容。考虑到在上课时，同学们非常渴望看到实物，更渴望自己去亲手组装的心愿。开发相应的连杆机构教具，对于丰富课堂教学内容，进行相应的实验研究是十分必要的，本文是在分析现有的连杆机构教具和试验台的基础上，开发的在课堂上搭建的平面连杆机构教具，通过实物的制作和组合，完成了双摇杆机构、偏心轮机构、虚约束演示机构等多种机械教具，具体实例如图1所示。该类教具具有以下优点：

（1）固定机构：利用吸盘吸住桌面或者黑板，进而使平面连杆机构固定在平面上，在课堂上更好的演示，摆置方便；

（2）连接机构：两杆的连接中，利用铆钉连接，快捷的组装拆卸是最大的优点；

（3）轨迹生成机构：轨迹生成机构由精雕机雕出大小各异的孔，在各个杆件上可以安装铅笔或者粉笔，装夹的笔就会在纸上绘制出运动的轨迹。

该教具可以轻松放入工具箱中，方便携带。相对于传统教具，这一教具更加直观，还可以进行师生之间的互动，活跃课堂气氛。能够演示机械原理中许多个平面连杆机构，可根据自己的想象，搭建出不同的机构。

目前在桌面上使用的教具少之又少，本成果的出现弥补了该领域的空白，它的便携特点、设计巧妙和讲解直观使之在将来必获得广泛的应用。因此，本成果设计的作品将有广阔的市场。

3 结论

本文对新型积木式机械教具进行了外观结构设计和研究，通过使用精雕机，对亚克力板进行加工，完成了实物制作。积木式教具具有方便、快捷、结构简单等优点，未来拥有很好的市场前景。

【参考文献】

[2]吴宗泽.机械零件设计手册[M].北京：机械工业出版社，2004.

[4]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].8版.北京：高等教育出版社，2006.

[5]王晓波，秦永康.组合连杆的设计[J].河南机电高等专科学校学报，2012（1）：6-7.