[实用新型]一种四连杆机构演示教具

说明书

本实用新型公开一种四连杆机构演示教具，包括过程演示单元和动态验证单元；其中，所述过程演示单元包括演示杆以及演示管；所述演示管包括两个弯管和四个连线管，其中，两个弯管分别设置在演示杆的其中一端，每个弯管依次连接三个演示杆的端点，在弯管中，位于中间的演示杆的端点处为弯折点，位于弯折点两侧的为直管；每个连线管的一端连接于其中一个直管的中点上，且与该直管的垂直平分线重合；每个弯管中对应的两个连线管相交于一点；所述动态验证单元包括四连杆演示机构和转动动力件。该演示教具能够生动、准确地演示如何根据四连杆机构中的连杆运动时的瞬时位置求出对应的四连杆机构，并动态进行验证演示，提高教学质量。

技术领域

本实用新型涉及课堂演示教具，具体涉及一种四连杆机构演示教具。

背景技术

教具作为辅助教学的用具，有着其它手段不可替代的作用，无论哪个学科，使用合适的教具作为辅助工具，可以激发学生学习兴趣，发展学生创新思维力，突出教学重点难点，优化课堂教学结构，能有效提高教学质量和效率。

一般地，在大学的机械系的课程中，为了让学生更好地理解四连杆机构的各种形式的运动以及各杆长度的相互关系，教师常常使用教具给学生进行演示。但是，现有的大部分的教具，如曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构等，只能用于直观演示机构的构成，难以用于演示图形变换等比较抽象的内容，比如四连杆机构的相关求解过程。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述存在的问题，提供一种四连杆机构演示教具，该四连杆机构演示教具能够生动、准确地演示如何根据四连杆机构中的连杆运动时的瞬时位置求出对应的四连杆机构，并动态进行验证演示，便于加深学生对四连杆机构的理解，提高教学质量。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种四连杆机构演示教具，包括过程演示单元以及动态验证单元；

其中，所述过程演示单元包括三个用于表示连杆的瞬时位置的演示杆以及用于演示求解过程的演示管，所述演示杆固定在第一安装板上；所述演示管包括两个弯管和四个连线管，其中，两个弯管分别设置在演示杆的其中一端，每个弯管依次连接三个演示杆的端点，在弯管中，位于中间的演示杆的端点处为弯折点，位于弯折点两侧的为直管；每个连线管的一端连接于其中一个直管的中点上，且与该直管的垂直平分线重合；每个弯管中对应的两个连线管相交于一点；所述弯管和连线管均与装有有色液体的容器连通；

所述动态验证单元包括与所述过程演示单元中求出的四连杆机构一致的四连杆演示机构和驱动该四连杆演示机构中的连架杆转动的转动动力件。

上述四连杆机构演示教具的演示原理是：

一般地，本教具演示的求解问题是：已知四连杆机构中的连杆在运动过程中的三个瞬时位置，求出该四连杆机构中对应的机架杆。根据四连杆机构的求解规律，先将相邻连杆的端点连成直线，然后画出直线的垂直平分线，连杆一端对应两条垂直平分线，延长这两条垂直平分线，使得两垂直平分线相交，两个相交点之间的连线即为所求的机架杆。对应地，在本教具中，三个固定在第一安装板上的演示杆表示已知的连杆的三个瞬时位置，弯管上位于弯折点两侧的直管表示相邻连杆的端点之间的直线，连线管表示端点之间的直线的垂直平分线；进一步，基于上述的求解过程，首先，打开装有有色液体的容器的开关，使得有色液体分别流进弯管中，同时给弯管标上颜色，以演示在相邻连杆的端点之间的连线，然后再次打开容器的开关，使得有色液体分别流进连线管中，同时给连线管标上颜色，以演示在端点之间的直线上画出垂直平分线，垂直平分线的交点的连线即为所求的机架杆；接着，将四连杆演示机构的机架杆对齐于垂直平分线的两个交点的连线，使得机架杆与两个交点的连线位于同一水平面内，然后，启动转动动力件，四连杆演示机构的连架杆开始转动，并带动连接在连架杆之间的连杆移动；其中，在四连杆演示机构的连架杆转动的极限角度内，连杆移动过的其中三个瞬时位置正好与过程演示单元中的三个演示杆对齐，从而验证了所求的四连杆机构的正确性，并以直观的动态的形式演示出来。