[发明专利]平面机构结构教学分析仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种教具，尤其涉及一种机械学科平面机构结构分析与探究仪器，属于平面机构、机械学科教学、科普教育展览等技术领域。

背景技术

教具是特殊形式的教材，教师的助手，学生的朋友，是学校办学条件之一。此外，它还有一个独特的功能，那就是除了支持经常性的教学活动之外，以联系实际见长。师生在教学过程中使用教具不仅能学得知识，还能锻炼技能，得以“动手动脑，手脑并用”。因此，可以说教具是推进素质教育，培养创新精神与实践能力的必要条件。

21世纪教具改革是以全面推进素质教育为核心，以实施创新教育和实践教育为主的教育模式，然而在现今的教育发展中，仍存在着诸多问题。在机械学科实验教学中，实验模式单一陈旧，教师规定统一的教学大纲、统一的配套仪器、统一的实验教材等，实验教学常常是教师把实验目的、内容、步骤详细周密设计好，学生只是机械地做实验,然后敷衍的完成实验报告，不能在实验探索中找到通过实验解决问题的乐趣，因而学生的实验技能显得苍白狭窄,缺乏探索性和创新性。

目前用于机械学科平面机构学习的教具主要有两种，一种是利用光学投影设备，如投影仪进行展示。但是这种方法仅仅只能平面的感受机构运动的情况，无法让学生深入其境直接的动手探究平面机构的运动特性，教学效果远不如实物教具。第二种是利用实物模型，较之于图像展示视觉效果好，但是目前市售和实验室的仪器或为静态展示，如机械教具陈列柜，将许多典型机构陈放在玻璃柜中，无法了解运动规律，单调乏味；或为动态展示，如杆组分析装置，讲解知识单一，附属的电子电路等配套的无关结构复杂、体积庞大、成本高昂，不适于作为课堂演示仪器，同时这类装置集成度低，为全面讲解平面机构知识需多台装置，性价比太低。

虽然人们对此进行不断的改进，但由于上述问题不能得到彻底解决，限制了机械学科平面机构教具的革新和推广，影响了机械学科教学的有效开展和相关科普展览的吸引力和影响力。机械平面机构结构分析是大学机械教学中的基础知识，是深入机械学科学习的前提条件，因此配合直观的实物教具强化学生的理解、激发学生的兴趣具有十分重要的意义。为了提高学生学习机械学科平面机构的学习效率，激发学生在机械领域的探究力和创造力，对于新型的机械学科平面机构教具有着迫切的需求。

发明内容

本发明提供一种基于平面机构结构教学分析教具，主要的目的是为解决现在课堂教学中只能用视频投影来进行平面机构结构分析的教学，不能达到实物教具的教学效果；高等学校实验室中常见的机械教具陈列柜，静态的机构讲解知识浅显单调；现在市场上销售的动态教具，讲解知识点单一，集成度低，同时体积庞大费用高昂。本发明结构紧凑便于携带，涵盖平面机构结构分析的多个知识点，集运动演示与动手自主探究于一体，能够带入课堂进行平面机构的组成、平面机构的运动条件、机构自由度的计算方法、机构运动简图的绘制、机构结构的分析等方面的教学，有效的提高学生的学习效率和学习兴趣，同时能用于机械学科科普展览，提高展览的吸引力。

为了实现上述目的，本发明主要包括五个部分:虚约束机构单元、一自由度机构单元、二自由度机构单元、平面机构的高副低代单元以及动力分流单元，所述的五个单元固定在底板上。本发明使用3个12V直流电机带动所有机构，其中用一个大电机带动虚约束机构、一自由度的机构，以及二自由度机构中的一部分，此部分巧妙运用了三个同步轮进行传动，实现了动力的分流；一个电机带动二自由度机构的另一部分；另一个电机带动平面机构的高副低代部分。

所述虚约束机构单元，对机构运动实际上不起限制作用的约束称为虚约束，在机构的自由度计算教学过程中，这是极易发生错误的地方，因此是教学过程中的重难点。现在的教学中主要采用视频投影的方法来进行教学，教学效果差强人意，没有实物教具的直观深刻。