第六届机械创新设计大赛贵州赛区一等奖设计说明书祥解.docVIP

便捷绘图仪设计说明书 设计者：汪顺福，胡兴云，潘树俊 指导教师：黄昊旻，白尧 （贵阳学院机械工程学院 ，贵阳 550000） 摘要：本作品的主要设计思路源于教师为了做好课程内容的讲授，需要在黑板上绘制各种图形，就需要携带多种作图工具，例如：米尺、圆规、三角板、量角器等等，为减少携带的不便，加快教师作图的过程，我们产生了设计本作品的想法。设计出一种可悬挂于黑板上绘图的仪器，它运用偏置曲柄滑块机构实现圆的快速绘制，使得作图效率大大提高，通过更换绘图模块，还可快速画出椭圆等图形，从而提高教师的作图效率，便于教师授课内容的讲解演示。 关键词：便捷；偏置曲柄滑块机构；绘图仪；椭圆 作品内容简介 本作品根据第六届机械设计大赛的主旨要求而设计，属于教室用设备和教具的设计与制作。它能实现在黑板上快捷作图(包括水平线、竖线、其他角度直线、圆、椭圆、等腰梯形等），此绘图仪适用范围广泛，从小学到大学课堂，都能用到它。教师可用它实现快速作图，使学生更直观、准确地理解图形，从而大大提高了上课效率。此绘图仪尤其是对于大学生理解掌握机械类课程中的画法几何与机械制图的作图规范来说具有很大的帮助。相比传统的尺规作图教具，该装置能实现更快捷，更标准的作图功能。 联系人：汪顺福，胡兴云，潘树俊 联系电话Email:psj7571208@163.com 1 研制背景及意义 在学习过程中，许多课程为了便于学生理解掌握，需要教师借助作图工具在黑板上完成作图，市场上现有的作图工具虽然种类多样但是功能较为单一而且携带不便，并不能较好解决教师作图的问题，这给完成教学任务带来了一定的麻烦。因此，设计一种方便快捷的作图工具成为必要。 综合以上问题我们设计了便捷绘图仪，本作品运用了偏置曲柄滑块、棘轮、双滑块连杆等机构的原理，能在黑板上快速标准地作出圆、任意角度直线、椭圆等图形。旨在解决教师使用普通作图工具作图时遇到的问题。 上图片组为教室常用作图工具 2设计方案 2.1总体设计构想 为了解决教师使用普通作图工具作图时遇到的问题，对于便捷绘图仪的设计我们应考虑以下几个问题 1）便捷绘图仪应在一个轻盈小巧的工具上集多种绘图工具功能于一身，这样才能方便老师快捷作图。 2）便捷绘图仪应操作很方便，才能节省老师作图时间，让教师有更多时间进行重点知识的讲授，从而提高教师教学质量和学生学习效率。 3）教师采用普通作图工具作图时需要双手配合作图，长期高举作图工具极易使得手臂酸痛疲劳（如用米尺画较长直线），便捷绘图仪设计应考虑打破双手高举作图的束缚，让教师轻松完成作图。 为了使得教师方便快捷作图，就需要融合多种绘图工具功能于一体，并且作品整备质量应不大于多种绘图工具的总重量才能达到“一器多用”和便捷方便的效果。考虑到教师采用普通作图工具受到需要双手配合作图的限制，长期高举作图工具极易使得手臂酸痛疲劳，于此，经小组讨论后拟用便捷绘图仪悬挂于黑板的方式滑动作图。 所以，我们决定利用轻质杆（如塑料空心杆）作为绘图仪的主干部分，将绘图杆铰接到主滑杆上，以便完成线性移动画直线，旋转运动画圆的功能，从而复合了直尺、圆规的功能。由此，我们构想出便捷绘图仪的总体框架如下所示 图2.1 便捷绘图仪总体构想图 2.2便捷绘图仪总体设计方案 从所需功能出发，便捷绘图仪总体设计方案将从其悬挂装置、主滑杆、转动装置三部分为主要设计对象，如图2.2所示。 图2.2 主要设计对象 2.2.1绘图仪悬挂装置 根据总体构想，同时，为了解放双手高举作图，我们将滑杆和绘图杆悬挂到黑板顶端，借助黑板结构来承受绘图工具自身重量，这样绘图者只需一只手轻扶作图工具，另一只手即可轻松操作画图。这样就使得绘图者不会因承受绘图工具重量而感到手臂疲劳酸痛。 为解决以上问题，通过小组讨论研究主要提出了下面两种悬挂设计方案。 方案一 ：安装一条滑槽在黑板顶部，黑板底部安装一块条状支撑板（见图2.3），绘图仪的绘图部分通过滚动轮与滑槽连接（见图2.4），底部通过滚动轮作用在支撑板上（见图2.5）。 优点：此结构便于绘图机构稳定顺畅滑动。 缺点：安装滑槽比较麻烦，且需要每间教室安装滑槽，耗费大量人力物力。 图2.3 方案一总体模型图 图2.4 主滑杆连接滑槽图 图2.5