“夢幻接力”機(jī)械原理演示教具設(shè)計說明書(2014.5.13)

1、 “夢幻接力”機(jī)械原理演示教具設(shè)計說明書設(shè)計者：王建峰 焦智贏 楊旭 高宬宬 張振平指導(dǎo)老師：楊曉輝 毛力（沈陽工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，沈陽 110000）作品內(nèi)容簡介機(jī)械原理（theory of machines and mechanisms）是研究機(jī)械中機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動，以及機(jī)器的結(jié)構(gòu)、受力、質(zhì)量和運(yùn)動的學(xué)科。作為機(jī)械類專業(yè)大學(xué)生最先接觸的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是機(jī)械類專業(yè)的入門課程?！皺C(jī)械原理”對機(jī)械專業(yè)，乃至今后從事機(jī)械方面的工作具有重要意義。“夢幻接力”機(jī)械原理演示教具，是以小球和軌道作為媒介，將幾個生產(chǎn)生活中常用的典型機(jī)構(gòu)有機(jī)結(jié)合，通過小球在各個機(jī)構(gòu)間的傳送，演示各種典型機(jī)構(gòu)在實際中的應(yīng)用。

2、小球的使用不僅增加了教具的趣味性，演示形式的多變性，也起到使理論與實踐結(jié)合的橋梁作用，并且對鍛煉機(jī)械思維和培養(yǎng)其對機(jī)械行業(yè)的興趣都有積極效果?！皦艋媒恿Α睓C(jī)械原理演示教具，不僅能夠完成多種機(jī)構(gòu)運(yùn)動演示，還配有語音講解，還可以用它開設(shè)出許多實驗課，完成理論實踐理論的學(xué)習(xí)過程。可幫助學(xué)生更好的理解機(jī)械結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用，有效地增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣?！皦艋媒恿Α备淖兞爽F(xiàn)有機(jī)構(gòu)展示枯燥、低效的格局，寓教于樂。使機(jī)械類大學(xué)生在熟悉機(jī)構(gòu)原理和了解機(jī)構(gòu)應(yīng)用的同時，也輕松了教學(xué)過程和提高了教育效率，有很強(qiáng)的推廣價值和廣闊的市場前景?？梢栽诟髟盒５臋C(jī)械類教學(xué)中推廣使用，學(xué)生從中能夠?qū)W到很多專業(yè)知識和對于自身具有實際

3、意義的東西，對今后的學(xué)習(xí)和工作均有積極意義。它定會使大學(xué)的機(jī)械講堂更加幻夢，使機(jī)械教育更加豐富多彩。關(guān)鍵詞：機(jī)械原理 機(jī)構(gòu) 演示教具 應(yīng)用 1 設(shè)計背景機(jī)械原理（theory of machines and mechanisms），研究機(jī)械中機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動，以及機(jī)器的結(jié)構(gòu)、受力、質(zhì)量和運(yùn)動的學(xué)科。作為機(jī)械類專業(yè)大學(xué)生最先接觸的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是機(jī)械類專業(yè)的入門課程。“機(jī)械原理”對機(jī)械專業(yè)，乃至今后從事機(jī)械方面的工作具有重要意義。讓大學(xué)生喜歡機(jī)械原理，不僅提高了他們的專業(yè)素養(yǎng)，并且對鍛煉機(jī)械思維和培養(yǎng)其對機(jī)械行業(yè)的興趣都顯得至關(guān)重要。因此，學(xué)生如何學(xué)好機(jī)械原理，學(xué)校和老師利用什么方法來培養(yǎng)學(xué)生的

4、學(xué)習(xí)興趣，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果，就應(yīng)格外引起人們的重視。研究表明，教學(xué)實踐中對教具的良好使用，往往能使教學(xué)過程起到事半功倍的效果。教具使知識具體化、形象化，為學(xué)生感知、理解和記憶知識創(chuàng)造了條件。教具的直觀性能促使學(xué)生的具體感知與抽象思維相結(jié)合，減少學(xué)生掌握抽象概念的困難，幫助其形成明確的概念，發(fā)展其觀察能力和思維能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性；另外教具具有實踐性，實物媒介大多是可以觸摸、使用、解剖的，這在培養(yǎng)學(xué)生技能方面有著特殊的意義；教具仍有研究價值，實物媒介所含科技信息是豐富的，有很多內(nèi)容未被人類提取，它本身就是科研對象，對于知識甚少的學(xué)生，許多實物媒介也有研究的價值； 教具

5、還具有很強(qiáng)的典型性，使它符合教學(xué)要求，能有效地形成清晰的表象并引導(dǎo)學(xué)生從展示的現(xiàn)象上去認(rèn)識事物的本質(zhì)。從感性知識上升到理性知識，促進(jìn)學(xué)生全面深刻地掌握知識。因此，一個出色的機(jī)械原理演示教具，是“機(jī)械原理”課程中不可缺少的一部分。機(jī)械專業(yè)的大學(xué)生開始認(rèn)識到自己即將踏入機(jī)械行業(yè)這扇大門的大事記是大二上學(xué)期學(xué)習(xí)的機(jī)械原理課程。機(jī)械原理是機(jī)械類各專業(yè)的學(xué)生必修的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，它比物理和理論力學(xué)等理論課程更加接近工程實際，所以又與其它課程有所不同。構(gòu)件、運(yùn)動副、約束、自由度、四桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)在體會機(jī)械原理奧妙和感受機(jī)械原理博大精深的同時，也會由于某些原理知識的難以理解、難以想象而苦

6、惱不堪。根據(jù)現(xiàn)代的素質(zhì)教育的要求，僅僅在課堂上授予和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，課程任務(wù)中還設(shè)置了許多實驗課。在眾多的實驗中，最令人印象深刻的就是“機(jī)械原理”的認(rèn)識實驗。進(jìn)入實驗室，映入眼簾的全是嶄新的機(jī)械原理演示教具（見圖1）。有變化多端的四桿機(jī)構(gòu);有形狀各異的凸輪機(jī)構(gòu);還有多種多樣的齒輪配合同學(xué)們有的爭相拍照；有的認(rèn)真觀看；有的一言不發(fā)深思原理演示實驗課使學(xué)生受益匪淺，演示教具在機(jī)械原理教學(xué)環(huán)節(jié)起到了積極作用。圖1 傳統(tǒng)的機(jī)械原理演示教具這些可以運(yùn)動的機(jī)械原理演示教具，讓學(xué)生真切的體會到機(jī)械原理的可行性，給學(xué)生留下深刻印象。每當(dāng)再需要運(yùn)用機(jī)械原理時，最先想起來的，總是曾經(jīng)參觀過的機(jī)械原理演示

7、教具。而仔細(xì)回想，所有的細(xì)節(jié)也都是一片空白，時間足以把那些教具的運(yùn)動細(xì)節(jié)消磨的一干二凈。加之現(xiàn)在的大學(xué)教育，只是一種普及性教育，其教育內(nèi)容大多數(shù)側(cè)重于原理概念和理論計算，對工程運(yùn)用實例幾乎沒有涉及。于是導(dǎo)致當(dāng)代大學(xué)生所學(xué)的知識和實踐有所脫節(jié)，學(xué)到的知識不能很好地聯(lián)系實際、運(yùn)用到實際。翻閱有關(guān)機(jī)械原理教具的資料，市面上能夠提供的機(jī)械原理演示教具，均是單一的展示原理圖例、各機(jī)構(gòu)死板的堆放在一起雖然在初次接觸時能給學(xué)生一種新鮮感，但在長期的教學(xué)過程中，常規(guī)的機(jī)械原理教具并不能有效地提高學(xué)生們的探索熱情和自主學(xué)習(xí)的主觀能動性。如果能夠設(shè)計出一款更具亮點(diǎn)、運(yùn)動特點(diǎn)更加鮮明、觀看后令人無法忘卻的機(jī)械原理演

8、示教具，并且能結(jié)合工程實際那該多好啊。它定會使大學(xué)的機(jī)械講堂更加幻夢，使機(jī)械教育更加豐富多彩。2 創(chuàng)新構(gòu)思與方案設(shè)計為了設(shè)計出一款更具吸引力、讓人牢記的機(jī)械原理演示教具，需要做的第一件事就是選取合適的機(jī)構(gòu)。認(rèn)真研讀機(jī)械原理教材，從中提取機(jī)械原理中有價值的知識點(diǎn)，作為設(shè)計這款機(jī)械原理演示教具的演示對象。機(jī)械原理是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，其最顯著的特點(diǎn)是基礎(chǔ)理論與工程實際的結(jié)合。翻閱相關(guān)資料，對機(jī)械教育都會無一例外的強(qiáng)調(diào) “注重理論聯(lián)系實際”、“初步建立工程觀點(diǎn)”。因此，為了使教具更加具有指導(dǎo)實踐工業(yè)生產(chǎn)的意義，也是增強(qiáng)教具在工程實踐教學(xué)方面的作用，我們搜集一些在生產(chǎn)生活中運(yùn)用這些知識點(diǎn)的常用機(jī)構(gòu)實例。最

9、終選取了七個運(yùn)用連桿和凸輪的經(jīng)典機(jī)構(gòu)，使它們成為演示教具的主要部分。為了避免常規(guī)機(jī)械原理教具死板的“堆放”模式，設(shè)計中決定把選好的機(jī)械原理演示模塊進(jìn)行有機(jī)的拼接，讓它們的運(yùn)動協(xié)調(diào)起來，形成一個整體，而不是簡單的一個一個的單獨(dú)擺放。如何將七個機(jī)構(gòu)模塊有機(jī)地結(jié)合是關(guān)鍵問題。通過查資料，最終選擇了以小球和軌道作為媒介，將教具設(shè)計成一種輸送小球循環(huán)運(yùn)動的形式。小球在經(jīng)過各機(jī)構(gòu)時，機(jī)構(gòu)要通過做不同動作，使小球?qū)崿F(xiàn)不同方式的運(yùn)動和傳送，最終還能完成小球的整體循環(huán)，就像田徑賽場上最驚心動魄的接力運(yùn)動，。于是把這款機(jī)械原理演示教具起名為“夢幻接力”?！皦艋媒恿Α蹦軌虬迅鳈C(jī)構(gòu)的原理，及其應(yīng)用實例進(jìn)行充分、自然的

10、展示，并且表現(xiàn)方式新穎，充滿吸引力。這款“夢幻接力”機(jī)械原理演示教具，定能開辟娛樂型機(jī)械原理教具之先河，為學(xué)生帶來更多機(jī)械原理學(xué)習(xí)方面的幫助。為了方便老師教學(xué)，教具還利用工控技術(shù)，給教具賦予耳朵添加遙控模塊，使老師的教課更加靈活，對教具的操作更加得心應(yīng)手。為了使學(xué)生更好地接受，教具還添加了語音解說模塊，它會自動的根據(jù)正在演示的機(jī)構(gòu)，進(jìn)行相應(yīng)的解說，輔助學(xué)生理解和學(xué)習(xí)。這樣，一款智能、具有工程實踐意義、令人過目不忘的機(jī)械原理演示教具，就初步浮現(xiàn)在眼前了。3主要機(jī)構(gòu)設(shè)計及功能實現(xiàn)如圖2所示，“夢幻接力”機(jī)械原理演示教具主要由砸球裝置、階梯提升裝置、分軌裝置、摩天輪裝置、補(bǔ)軌裝置、步進(jìn)提升裝置、扣球

11、裝置七部分和軌道組成。小球通過軌道可以在這些裝置之間穿梭，將七部分連接成一個整體?！皦艋媒恿Α蓖ㄟ^小球作為媒介，既可以演示各個機(jī)構(gòu)的工作原理，也使演示具有趣味性和多變性?！皦艋媒恿Α睓C(jī)械原理演示教具即可作整體循環(huán)演示，也可作單體反復(fù)演示。在單體演示的同時，還伴有語音，講解其工作原理和實際應(yīng)用。圖2 “夢幻接力”機(jī)械原理演示教具 3.1砸球裝置如圖3所示，砸球裝置主要由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、機(jī)架、運(yùn)球槽和軌道組成，利用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中連桿的運(yùn)動軌跡來實現(xiàn)砸球動作。其中曲柄與電機(jī)相連，電機(jī)驅(qū)動曲柄做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。裝置設(shè)計靈感來源于插秧機(jī)，把插秧動作換成砸球動作。連桿末端是一個鐵制的錘頭（見圖3），能夠?qū)⑿∏驈倪\(yùn)

12、球槽的出口壓出。凸出來的錘頭更容易與小球進(jìn)行擠壓接觸；錘頭增加了連桿末端的重量，使運(yùn)動產(chǎn)生更大動量，讓小球更加輕易地被砸下。在運(yùn)球槽的出口設(shè)有卡球調(diào)整器，由滾珠、彈簧和螺釘組成，螺釘?shù)男D(zhuǎn)可以調(diào)節(jié)卡球的松緊程度。小球沿著運(yùn)球槽的斜坡下滑至出口，卡球調(diào)整器保證小球只依靠重力不能自由下落，只有通過鐵錘的砸球動作，才能從運(yùn)球槽的出口中掉落，并沿著軌道進(jìn)入下一個裝置。圖3 砸球裝置及其機(jī)構(gòu)簡圖3.2階梯提升裝置如圖4所示，階梯提升裝置的主體結(jié)構(gòu)是由六組曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組成。是發(fā)動機(jī)工作原理的逆向運(yùn)用，把電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，轉(zhuǎn)化為六個滑塊在垂直方向的直線往復(fù)運(yùn)動。六組曲柄滑塊機(jī)構(gòu)通過曲柄安裝位置不同，能夠?qū)崿F(xiàn)

13、相鄰滑塊的上端面上下交替改變。在每個滑塊的上端面均設(shè)有運(yùn)球板，運(yùn)球板上開設(shè)了斜圓槽。當(dāng)相鄰兩個滑塊同時到達(dá)極限位置，相鄰兩滑塊的運(yùn)球板等高時，小球就會依靠重力沿著斜槽滑到下一運(yùn)球板上。如此循環(huán)，小球一階一階的上升，實現(xiàn)從低到高的階梯提升運(yùn)動，完成小球由低到高的傳遞。另外，滑塊的長度也需要精心設(shè)計，設(shè)計過程如下。根據(jù)進(jìn)球口高度h1=180mm和出球口的高度h2=420mm、滑塊數(shù)n=6，計算出所需曲柄的長度a=(（h2-h1）/n)/2=20mm；為了實現(xiàn)提升效果，相鄰兩滑塊長度之差設(shè)計為l=2a=40mm；令連桿長度b=60mm，且軸心離地面的高度h=20mm，則第一根滑塊的長度l1=h1-h

14、-（b-a）=120mm、l2=160mm、l3=200mm、l4=240mm、l5=280mm、l6=320mm，這樣階梯提升裝置的大致尺寸就設(shè)計完成了。圖4 階梯提升裝置及其機(jī)構(gòu)簡圖3.3分軌裝置如圖5所示，分軌裝置由等寬凸輪機(jī)構(gòu)、機(jī)架和浮動軌道組成。機(jī)架右側(cè)有一個進(jìn)球口，左側(cè)有兩個出球口，凸輪繞軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動，推動凸輪框上下運(yùn)動。凸輪框與浮動軌道固定在一起，因此凸輪的運(yùn)動也帶動浮動軌道上下移動，使兩個小球依次從一個口進(jìn)入，分別從不同的口出去，進(jìn)入不同的軌道，進(jìn)行不同的循環(huán)，實現(xiàn)機(jī)構(gòu)對小球的分軌。該裝置設(shè)計靈感來源于，工程實踐經(jīng)常見到的從動件在極限位置有較長停歇的機(jī)構(gòu)。圖5 分軌裝置及其機(jī)構(gòu)簡

15、圖3.4摩天輪裝置如圖6所示，摩天輪裝置由前后支架、前后轉(zhuǎn)盤和托球盤組成。摩天輪是由六組平行四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計而成。設(shè)計時，摩天輪的前后轉(zhuǎn)盤不同心，在高度上有一個距離差；托球盤與前后轉(zhuǎn)盤的安裝軸（上軸和下軸）也有一個距離差，這兩個距離差相同。前后轉(zhuǎn)盤分別有六個盤腳，對應(yīng)位置的盤腳為平形四邊形機(jī)構(gòu)的等長雙搖桿；而托球盤上下兩軸之間的距離，則相當(dāng)于連桿。所以該機(jī)構(gòu)在運(yùn)動過程中，托球盤上的運(yùn)球軌道與基架的相對位置始終保持不變，使小球可以在托球溝中進(jìn)行平穩(wěn)的傳送。裝置的設(shè)計靈感來自工廠中常用的平行四桿推料機(jī)構(gòu)，只是把橫向的推料運(yùn)動轉(zhuǎn)化為了垂直方向上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，就像一個永不停息的摩天輪。圖6 摩天輪裝置及其機(jī)

16、構(gòu)簡圖3.5補(bǔ)軌裝置如圖7所示，補(bǔ)軌裝置由運(yùn)球槽、平動槽、圓盤、導(dǎo)柱、凸輪、擋片和一對錐齒輪等構(gòu)成。導(dǎo)柱隨著圓盤的轉(zhuǎn)動進(jìn)行圓周運(yùn)動，平動槽把導(dǎo)柱的圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)化為運(yùn)球槽的水平往復(fù)運(yùn)動。平時運(yùn)球槽的左端與軌道有一個距離，只有機(jī)構(gòu)工作時的某一瞬間與軌道連接，要求小球也要在這一瞬間滑倒軌道上，起到補(bǔ)軌的作用，能夠增強(qiáng)演示效果。當(dāng)機(jī)構(gòu)工作，運(yùn)球槽的左端與軌道連接時，運(yùn)球槽的右端與軌道分離。所以要求運(yùn)球槽的右端與軌道分離時，運(yùn)球槽口關(guān)閉，與軌道接通時槽口開通。為此設(shè)計了尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，推桿上部安裝擋片，推桿帶動擋片上下運(yùn)動，實現(xiàn)運(yùn)球槽口的開通和關(guān)閉。為實現(xiàn)擋片與導(dǎo)軌的聯(lián)動，采用一對錐齒輪完成垂直旋轉(zhuǎn)

17、運(yùn)動的傳遞。圖7 補(bǔ)軌裝置及其機(jī)構(gòu)簡圖3.6步進(jìn)提升裝置如圖8所示，步進(jìn)提升裝置由兩組曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、撥動齒牙、擋板和機(jī)架組成。擋板固定在機(jī)架上，撥動齒牙與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的連桿連接，并通過鋁桿進(jìn)行虛約束，在一個電機(jī)的帶動下，保持兩組曲柄搖桿同步運(yùn)動，帶動撥動齒牙進(jìn)行逆時針運(yùn)轉(zhuǎn)。齒牙從擋板底部慢慢上升時會托起小球，并沿著擋板向斜上方運(yùn)送。很快齒牙又會降低到擋板下方，并將小球放到擋板上，而小球被波浪形擋板擋住，不能夠下滑，等待下一次撥動齒牙對自己的提升。這樣一步步通過齒牙和擋板的相對周期性運(yùn)動，來實現(xiàn)小球按步提升的目的。平面自由度核算：F=3n-（2pl+ph-p）=3×8-（2×

18、12-1）=1，因此裝置放置一個電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，能產(chǎn)生確定的運(yùn)動方式，符合設(shè)計要求。圖8 步進(jìn)提升裝置及其機(jī)構(gòu)簡圖3.7扣球裝置扣球裝置如圖9所示，由機(jī)架、上下軌道、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)盤和扣球勺等組成。用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將電機(jī)的圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)化為滑塊沿導(dǎo)軌的直線運(yùn)動，再運(yùn)用回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)將滑塊的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)盤的圓周運(yùn)動。小球從下軌道進(jìn)入，并沿軌道滑行停留在低位。轉(zhuǎn)盤與扣球勺相對固定，轉(zhuǎn)盤帶動扣球勺旋轉(zhuǎn)，扣球勺運(yùn)動到低位時托起小球；運(yùn)動到高位時，小球借助重力落到上軌道，并沿著上軌道進(jìn)入下一個裝置。圖9 扣球裝置及其機(jī)構(gòu)簡圖3.8 可調(diào)節(jié)軌道支架由前面的敘述可知，七個獨(dú)立裝置之間由軌道進(jìn)行連接。由于各個裝置

19、的入口和出口高度不同，為了保證軌道能夠準(zhǔn)確連接各個裝置，要求軌道的高度和角度可調(diào)。如圖10所示，可調(diào)節(jié)軌道支架是底座、支架、支架夾和軌道托組成。支架夾可以在支架上上下滑動，調(diào)節(jié)軌道高度；支架夾與軌道托通過螺釘連接，通過調(diào)整螺釘?shù)墓潭ㄎ恢每烧{(diào)節(jié)軌道的傾斜角度。這樣，所有的軌道均可使用這一種軌道支架，需要改變的是軌道長度。圖10 可調(diào)節(jié)軌道支架4 電機(jī)選擇階梯提升裝置力矩較大，因此以它為例，來選擇力矩合適的直流電機(jī)。由前面的計算可知，6條亞克力滑塊的長度分別為120mm、160mm、200mm、240mm、280mm、320mm。以最長桿為研究對象，查得亞克力的密度=1.2g/cm3,，則質(zhì)量m=

20、2×2×32×1.2=153.6g，運(yùn)動過程中產(chǎn)生的最大力矩M1=0.1536×2=0.31kg·cm；則由于亞克力重量產(chǎn)生的力矩Mm=6×0.31=18.6kg·cm。由于各根亞克力滑塊為間隙配合，其與擋板利用滾珠為滾動摩擦，因此由于亞克力摩擦產(chǎn)生的力矩可以忽略不計。而轉(zhuǎn)動軸與鋁制曲柄之間的摩擦力Ff=1.7×0.332×10=5.44N，則由于摩擦阻力產(chǎn)生的力矩Mf=5.44×2×6=65.28N·cm=6.528kg·cm。則總力矩M總= Mm+Mf=1.86

21、+6.53=8.39kg·cm。查表得知，電機(jī)效率=90%，啟動力矩比額定力矩大20%，則啟動力矩M起=1.2×M總=1.2×8.39=10.07kg·cm；電機(jī)力矩M=M起/=10.07/90%=11.19kg·cm。并且根據(jù)轉(zhuǎn)速要求30r/min，選擇正科直流電機(jī)ZGA37RG188i-500012V 30PRM,額定力矩M額=14kg·cmM=11.19kg·cm，能滿足工作要求。5控制裝置教具的控制裝置主要由單片機(jī)、行程開關(guān)、無線遙控模塊、語音芯片模塊和遙控器等組成，能夠?qū)崿F(xiàn)整體大循環(huán)演示、單個裝置語音教學(xué)和遙控器操

22、縱的目的。整體大循環(huán)演示的流程如圖11所示?？刂撇考捎檬袌錾铣墒斓哪K化元器件，只需將它們進(jìn)行進(jìn)一步的集成即可?？刂圃砣鐖D12所示。圖11 控制流程圖圖12 控制原理圖6 教具開設(shè)機(jī)械原理實驗課“夢幻接力”機(jī)械原理演示教具，不僅僅是一個演示教具，用它還能開設(shè)各種機(jī)械原理的綜合性實驗，如繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖、計算自由度等等?！皦艋媒恿Α苯叹咚臋C(jī)構(gòu)比較全面，平面高副、低副均有涉及，可開設(shè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制實驗課。有助于加強(qiáng)學(xué)生對實物機(jī)構(gòu)的分析能力和機(jī)構(gòu)簡圖的提煉能力，加強(qiáng)學(xué)生關(guān)于運(yùn)動副對運(yùn)動約束的理解，培養(yǎng)學(xué)生將理論知識應(yīng)用于實踐的工程概念。機(jī)構(gòu)平面自由度計算所涉及的高副、低副、局部自由度、

23、虛約束，這些關(guān)鍵性概念在本教具中都有體現(xiàn)，教具可開設(shè)機(jī)械原理平面自由度核算實驗。計算結(jié)果可與機(jī)構(gòu)中的電機(jī)數(shù)相互驗證，有助于學(xué)生理解“機(jī)構(gòu)自由度數(shù)等于源動力數(shù)時，機(jī)構(gòu)具有確定的動作”、“當(dāng)機(jī)構(gòu)中存在局部自由度時，F(xiàn)=3n-（2pl+ph）-F”、“當(dāng)機(jī)構(gòu)中存在虛約束時，F(xiàn)=3n-(2pl+ph-p)”等較為抽象的概念通過理論計算得到與實際相符合的計算結(jié)果，使理論知識更加令人信服。通過自己鉆研得到的結(jié)論，更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、培養(yǎng)學(xué)生對機(jī)械原理知識的興趣、加深學(xué)生對機(jī)械原理概念的理解和功能應(yīng)用的認(rèn)識。7 主要創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用前景“夢幻接力”機(jī)械原理演示教具，以驅(qū)動小球循環(huán)運(yùn)動的方式，來進(jìn)行生活中常用機(jī)械原理與其機(jī)械實例的展示，擺脫了傳統(tǒng)教具死板堆放、單獨(dú)展示的