黄胜全,周 威,张 霞,姜红阳,姜双阳,周国振,任 磊

（东北电力大学, 吉林 吉林 132000）

多功能魔幻教具的开发与制作

黄胜全,周 威,张 霞,姜红阳,姜双阳,周国振,任 磊

（东北电力大学, 吉林 吉林 132000）

本文论述了多功能魔幻教具的研究与制作过程，是一种集机械教学、几何图形绘制及尺寸测量于一身的教学教具，能将抽象的理论简单化，通过教具演示简单、明了、形象，加深了学生对理论知识的理解和掌握。多功能魔幻教具使用面宽，制作简单、成本低廉，具有很大的推广使用价值。

教具；演示；机构

1 引言

作为一名讲授机械专业的教师，在授课过程中发现很多教具携带不便，而且使用不便。所以，上课时很少使用教具对课本的教学内容进行演示。而有些内容并不是靠讲解和多媒体演示就能使学生轻松理解的。所以，针对这种情况，我们在原有教具的基础上做了一些改进与创新，旨在通过学生对实物亲自观察和亲自动手操作给课堂带来高效和欢乐。

2 具体研究制作过程及功能

该教具整体结构简图如图1所示，各杆之间用螺栓铰链相连。下面对本教具可以实现的功能进行详细说明：

图1 多功能魔幻教具结构图

2.1 第一部分，四杆机构演示功能：机构ABCD（如图2所示）

图2 四杆机构图

图3 四杆机构的演变机构

分析如下：

（1）当以杆AD或杆BC为机架时，机构为曲柄摇杆机 构，杆AB为曲柄，杆CD为摇杆；

（2）当以杆AB为机架时，机构为双曲柄机构，杆BC和杆AD都是曲柄；

（3）当以杆CD为机架时，机构为双摇杆机构，杆BC和杆AD都是摇杆。

2.2 第二部分：机构ABE及其演变机构（如图3所示）分析如下：

（1）图3所示机构为对心曲柄滑块机构，AB为曲柄。

（2）在对心曲柄滑块的基础上，当导路与机架不在同一条直线上时， DD' 为偏距e，构成偏置曲柄滑块机构。如图4。

图4 偏置曲柄滑块机构

图5 摆动导杆机构

图6 转动导杆机构

（3）当杆AB＞BE,以杆AB为机架时，BE做主动件机构为摆动导杆机构，如图5。

（4）当杆AB＜BE,以杆AB为机架时，BE做主动件机构为转动导杆机构，如图6。

2.3 第三部分：该教具在其它几方面的应用 。（如图1整体图所示）

（1）多功能魔幻教具具有测量功能。由于该机构由带有刻度的杆制作而成，所以方便对几何图形进行测量。

（2）多功能魔幻教具可以测量角度。在机构的基础上加入量角器，方便测量几何图形角度和分析机构运动。

（3）多功能魔幻教具可以用作圆规。因在其中一个杆上开出了粉笔槽，放上粉笔，可以画圆。

（4）多功能魔幻教具可以用作椭圆仪。有一个椭圆仪的机构，通过改变粉笔的装夹位置，可以画出不同大小的椭圆。 如图7为可移动粉笔夹机构。可移动粉笔夹安装在槽中，通过调节粉笔夹的位置，可以绘制不同尺寸的圆弧。

图7 粉笔夹机构

3 本作品“多功能魔幻教具”，具有如下创新点

（1）本作品材料轻，携带方便，装拆方便，价格便宜，制作简单容易。

（2）可以轻松完成在课堂上的画图及演示功能，如机械图形的绘制及测量、机械原理中的平面四杆机构及其演变机构的教学演示等教学内容。很轻松地帮助老师讲解的清楚、同时学生听得明白容易理解。

4 产品材料

本作品整体部分选用了硬质塑料作为加工材料，少数部分采用金属材料。材料成本低，质量轻，强度刚度足够，而且便于生产加工，便于携带，可操作性更高。

5 总结

多功能魔幻教具的诞生，它将成为老师和学生们的好帮手，有了它，将激发学生的学习兴趣，爱上机械、爱上课堂，并让我们的课堂变得更加梦幻多彩！由于目前市场上还没有类似的产品，其强大的功能和实用性，廉价的制作成本必然会给商家带来无限的商机市场发展广阔，市场前景可观。

[1]孙 桓，陈作摸等.机械原理[M].高等教育出版社，2006.（05）.

[2]濮良贵，陈国定等.机械设计[M].高等教育出版社，2013.（05）.