生活中常见的机械原理范文

导语：如何才能写好一篇生活中常见的机械原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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[关键词]初中物理；教学策略；生活化

[中图分类号]G633.7[文献标识码]A[文章编号]16746058（2017）17004601

初中生已经积累了比较丰富的生活经验，而物理课程内容与现实生活有密切的联系。学生的经验常识成为学习初中物理的重要基础。教师应立足现实生活，让学生顺利学习物理知识。下面以简单机械和功的学习为例，简单谈一下初中物理生活化教学。

一、利用生活中的实物，导入新课学习

生活中很多器械工具都是遵照一些物理学上的原理发明制造出来的。初中生已经具备了一些生活经验，对于常见的器械工具也有了初步的了解。在学习简单机械和功的内容时，教师可根据初中生的生活经验，选择学生熟悉的实物作为教具导入新课学习。

例如，在学习简单机械和功一章中的“杠杆”时，考虑到现实生活中，有很多常用的工具都是变形的杠杆。初中生对这些工具并不陌生，因此，教师可拿出事先准备好的羊角锤、钓鱼竿、镊子、剪刀、起子等物品，让学生观察，说出物品的名称，然后思考生活中，在什么情况下会使用这些物品，以及用了这些工具之后是费力了，还是省力了？学生对这些东西都非常熟悉，也顺利引发学生的联想，学生思维立刻活跃起来，纷纷举手回答教师的问题。“第一个东西叫羊角锤，这是一种特殊的锤子，像羊角的一部分主要用来起钉子，用这个工具可以更省力。”一个学生介绍了羊角锤。另一个学生则对钓鱼竿非常熟悉，“第二个物品是钓鱼竿，是用来钓鱼的，也是一个简易杠杆，但是，钓鱼竿不省力。”教师肯定了这两个学生的回答。为了启发学生探寻杠杆原理，接着提出一个问题：“为什么羊角锤起钉子时省力，而钓鱼竿钓鱼时费力呢？”学生迫不及待地想要探寻答案，顺利进入了新课学习。

直观的实物器械是创设物理学习情境的有效武器。教师通过灵活恰当地应用这些实物，吸引学生的注意力，引起学生的共鸣，做好上课准备。

二、结合生活现象，帮助学生理解新知

在现实生活中，学生不可避免地接触了形形的社会现象，这些现象中有不少与简单机械和功有一定的联系，教学中，以学生熟悉的现象为基础，开展物理教学，可以帮助学生理解物理知识。

例如，在学习“杠杆”知识时，教师可借助生活中常见的羊角锤导入新课，之后，学生们表现出浓厚的兴趣，就容易进入学习状态。教师看到学生基本上理解了杠杆原理之后，为了加深学生对这一重要原理的理解，再列举“用杆秤称量物体的质量”“用托盘天平称量物体重量”的实例，让学生思考这两种情况应用的是什么物理原理，学生立刻就想到了杠杆原理。教师接着学生的回答给出了具体的数字：“杆秤的提线到秤钩的距离为1个小格，秤钩上挂着被称量的物体，秤砣的重量是100克，提线到秤砣的距离为10个小格，那么，这个物体的重量是多少？”学生们立刻用杠杆平衡条件列出算式，计算出物体的重量是1000克。这种通过生活现象帮助学生理解物理知识的教学方法，提高了教学质量。

有目的地选择一些与“机械和功”有联系的生活现象，可为学生的物理学习提供支持，帮助学生深入思考物理原理，透彻理解物理知识。

三、借助生活中的问题，实现知识应用

物理知识有很多源自生活现象，反之，生活中的一些问题也可以运用物理知识来解决。这些生活中的实际问题为学生应用物理知识提供了平台。教师在组织学生学习简单机械和功的知识时，可为学生设计一些生活问题，让学生学以致用，辅助学生巩固物理知识和基本技能。

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【关键词】 技校学生 探求精神 工程力学 工程实例

【中图分类号】 G71 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962(2012)06(a)-0013-02

1 背景分析

(1)合理分析教学对象

近年来,我国高校不断扩大招生,并将大力发展高等职业技术教育作为重点,众多的职业技术学院正蓬勃发展。大部分初中毕业生都选择了进入普通高中就读去实现自己的大学梦想,而只有少部分的初中毕业生选择到技校就读,由此可以想象这部分学生基础文化的薄弱,同时他们对学习的兴趣也大大降低,更有甚者学习目的不明确。这些都是我们面临的困难,更具有挑战的现实问题。那么怎样教好这门课,是技校力学教师共同要研究和探讨的课题。

(2)工程力学在技校中的教学特点

在机械类专业中,工程力学是重要的专业技术基础课之一。全书由静力学和材料力学两大部分构成。工程力学的理论性比较强,并且涵盖一定的数学基础 。在新的时期,技工学校培养的方向是:以“服从市场为前提,服务社会为己任”的办学方针,以“敢为人先,追求卓越”目标,勇于挑战自我的进取精神, 大力培养服务一线的技术人才,即是技校毕业生走向工作岗位能直接顶岗,担当熟练的技术工人,也是以后培养技术骨干的对象。为适应这一人才培养的目标,结合技校学生的实际情况,如何上好工程力学课成为摆在每一位力学教师面前的重要课题 笔者针对力学课程特点,结合技校学生现状,进行如下教学及分析。

2 教学改革与创新意识

(1)应用启发式教学,调动学习主观能动性

多年来,“填鸭式”的教学方法在中国的教学模式中已经习惯,这种不良习惯给学生的思考空间压缩成减半,也因使学生的主观能动性退化和积极思考理念缺失,以至于不愿开动脑筋思考问题,任凭老师满堂灌的教学方式,单纯地对老师的讲解进行机械记忆。针对这些情况,教师从学生的实际情况出发,循循善诱,以一些工程实例和生活中常见的现象,再加上艺术语言烘托,不仅激发学生的学习兴趣,更引导学生学会独立思考问题,增加学生积极探索的精神。借鉴一些工程实例或生活中常见的现象引导学生独立思考,当学生走上工作岗位后,才觉得在大学里所学的知识是远不够的,而从老师那里学到的是独立解决问题的能力才是最为珍贵的,也因此令他们受益终身。正如老子所云:“授人与鱼不如授之予渔”。

(2)优化教材,突出重点提高教学效果

因课时数所限,针对技校生基础普遍较差、加之技校是以实际能力为主的具有特定培养目标的特点,在教学中对现有教学内容可以进行合理的取舍,适当删减力学中过于臃肿的推导步骤和过程,引入能与工程实际相互联系的典型的案例和例题。对习题和思考题也做适当的调整,既有实用性又有针对性。比如,空间力系就可以简单概括或者删去,对平面力系作为重点来介绍;删去合力矩定理及梁弯曲时横截面上的应力的推导步骤,只对思路进行讲解,最后给出结果。这样即优化了教材又节省课时,最主要是可以紧紧抓住其核心内容,突出重点、点难,以便进行行之有效的高质量的教学。静力学部分,其核心内容及主脉是:约束与约束力—受力图—投影—力矩—平衡方程应用。材料力学的核心内容及主线思路是:内力(截面法)(内力图)—变形—应力—强度条件应用。通过教材的优化,对核心内容及教学重点进行了进一步的完善和合理的安排,从而对教学效果的提高起到了事半功倍的作用。

(3)案例教法,激发学生学习力学的兴趣

工程力学区别于其它课程,其特征是工程应用性很强。在教学中,应注重引进工程案例并进行详细讲授,对部分概念和公式的推导以及应用,可以先引入日常生活常见的实例或工程中的较为熟悉的实例,然后引出内容,尽量将讲授的内容处理的通俗易懂、又不脱离科学系统,学生对案例研究很感兴趣,一旦在今后的工作中遇见难题就可以自己处理,同时也将极大地提升学生的自信心与学习的积极性,也因此会主动地去查阅相关资料,经过自学增强对本课程的理解。如在讲力概念时,让学生相互击掌,感受力的作用,体验力的产生条件,理解力是两个物体间,相互作用产生的结果,即,一个物体既是受力物体,又是施力物体;在讲力的合成时,让学生拎一桶水,再让两个人拎一桶水,感受一下两种拎水方法的不同点,从而引出力的合成。讲授力矩的平衡条件时,往往会遇到绕定点转动物体的平衡条件,如杆秤、汽车制动踏板装置、手动剪断机等案例;在讲述力对点之矩时,让学生进行开关门体验,选择不同的点重复开关门,感受哪种开关门费力或者省力,从而体验力臂对力矩大小的影响及力矩的转向;讲摩擦时,让学生回忆走在冰面上的感觉,瓷砖地面、水泥地上各自的感觉,阐明摩擦系数对摩擦力的影响,理解工程上用橡胶、沥青等增加摩擦的措施;讲塑性材料和脆性材料拉压时的机械性能时,用精粉和粗加工的玉米面为例,将塑性材料形容为精粉揉成面团,有着较强的延展性,可拉伸成很细的拉面,也可以压成面饼,不论做成什么形状,都很筋,不易断,由此引入工程中的塑性材料,学生就可以理解塑性材料的抗拉、抗压强度都很大;而脆性材料就像玉米面做成的面团,揉起来不成团,容易裂开,较为粗糙,其朔性较差,抗拉伸的能力也很差。通过生活中小实例与理论联系起来,采取生动、具体、形象、通俗易懂的教学模式,活跃了学生的思想也增强了学习的兴趣,更开阔了眼界,教会学生开动脑筋,发挥积极探索的精神,逐步培养解决难题的本领,加深工程意识,增加理论联系实际的观念,促使其尽快掌握所学的知识。

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关键词：《机械基础》 中职生 多媒体 生活化

中图分类号：G718.2 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.24.098

《机械基础》课程内容繁、杂、广，加上概念性、原理性较多，是典型的教师难讲学生难学的课程。同时，中职生受挫感较强，意志力薄弱，数理化基础差，学习接受能力有限，加之学生仅学习机械制图，学生对机械的感性认识不足，感觉教学与学习比较枯燥，倘若沿用传统的“以教师为主，学生为辅”的方法很难收到良好的教学效果。因此，如何在多媒体时代让中职生学好《机械基础》课程是一个值得探讨的问题，本文结合笔者多年来的教学经验对其进行教改探讨。

1 适当降低教学难度，增强内容的适用性

《机械基础》现有教材难度偏大，如果采用原有的教学方式和方法，仅凭学生现有水平，很难使他们将掌握所授内容，达不到预期的教学效果。教师要本着教学内容“深入浅出、适当够用”、教学手段“灵活多样”的原则授课，让大多数学生能听懂，学习知识能基本掌握，为学生可持续发展打下了基础。对于一些抽象概念的讲解，可适当加一些相应的肢体语言来进行解释。如在讲解运动中相对运动概念时，请两位同学站在讲台上进行演示：①一个站在原地不动，另一个向前或向后走；②两人同向一起走，一个快，一个慢；③两人速走，方向相反；④两人同向同速走；⑤两人同时站立不动。通过肢体表现，学生很快判断出前三个动作是相对运动，后两个动作不是相对运动。从而理解相对运动的概念；上课举例应符合实际、易懂。由于学生大多居住在偏远的农村，城市中常见的装置没见过，所以在讲课过程中，最好根据我校学生的生活环境和条件来举例。如讲解杆件的四种变形时，拉压、剪切、扭转及弯曲变形分别以拉压弹簧、剪刀剪纸、拧矿泉水瓶和臂力器为例，使学生轻松地了解了各种变形的特点；上课时还要善于发现和使用笑料，增加幽默感，加深记忆。如对于机械、机构、构件、零件之间的包容关系，用俄罗斯套娃等来举例（最外面的一层是机械，最里面的一层是零件），再引用相声中的一个笑话加以讲解。使学生在欢笑之余，加深理解，化难为易，达到了教学效果。

2 通过实地教学提高学习兴趣

机械基础课程理论性过强，学生缺乏相应的感性认识，对知识不能巩固记忆，很容易忘记，很难把每一个知识点联系起来，这样就给教学带来了很大的困难。对于这种情况，教师在讲解本课程每一章前，首先应该让学生，对要讲到总体知识结构有一个系统的认识。例如，告诉学生能实现机械传动的机构有哪些，然后再依次分章节逐个讲解，区分出各机构中的异同点，应用在哪些地方，以及每一章节之间的联系及其特点；使学生从整体上把握好本课程的应用特点。同时，按不同专业，到工厂、企业或网站搜集本章相关设备的视频、图片等最新信息让学生了解本章的应用，从而树立起具体的概念，使学生认识到外面的设备与我们平常学习的内容是息息相关的。必要时到教学现场，尤其是本校有的设备现场进行观察，如通过观察自动车床中凸轮机构组成及应用了解凸轮传动原理；通过观察自行车的轮系来了解轴系零部件及传动。

3 利用模型教学

利用教学模型，对每一个知识点进行边演示边讲解的方式，根据职校学生的特点，大部分学生在课堂上能精力集中的注意时间是比较短的，长时间地集中注意力，会导致他们的厌烦。而用边演示边讲解的教学手段，给学生一种具有新意的方式，可以使学生提高兴趣。如在讲铰链四杆机构时，结合教学内容，先采用直观教学，让学生通过对模型及运动进行观察，掌握其组成、名称、画法、类型及运动特点。讲其判定方法时，课前事先让学生用硬纸条作两个四杆机构模型，学生以小组为单位，选用不同的杆为机架，对铰链四杆机构进行观察与汇总，报告教师，教师再进行总结，从而得到铰链四杆机构类型判断的方法，使学生在直观印象中把握了重点；然后辅以视频、动画手段，使学生能够通过动态的画面，来加深印象，形象直观、吸引了学生。

4 教学例子生活化

只要我们留意生活中处处都是与机械有关的知识，我们在教学中列举生活有关的例子学生往往容易理解，收到意想不到的效果。如在教学节流阀时，教师抓住流量是通过改变节流阀的截流面积来调节要点，可以启发同学思考有哪种日常生活用品的原理与节流阀的类同。如此一来，同学们就展开各自的想象，有的同学联想到宿舍内的水龙头，又或者是用来淋花草的软水管。当我们塞住和放开时候，水流量和流速是不一样的。小组活跃讨论热烈。学习轴的上零件固定方式时，教师可以分别带来几根阶梯轴、光轴和齿轮让学生观察，再联系生活中运用轴的机械。这样，学生很快就理解了轴的作用。

5 适当利用多媒体

引进多媒体先进教学。在《机械基础》课程中，往往采用挂图、模型以及教师口授，这些方式对于结构复杂的机械图来说，有时要理解透彻还是相当困难的，所以容易导致学生厌学、逃学等现象，效果不理想。尤其对于一些难懂的内容，如：液压传动的原理、液压元件工作原理、平面连杆机构分类及其性质等内容，学生较难观察到内部运作情况。一节课下来，绝大部份学生容易产生视觉疲劳，走神等现象。我们可以利用多媒体设备，将生产设备播放，教会学生识别生产设置的元件。再结合动画，将油液的流向、元件的工作情况表达出来，从此动画中，学生可以观察到：油如何从液压泵的吸油阀进入经出油阀流出，到过节流阀，再经换向阀，到达执行元件，元件的工作过程我们可以多次观看，如此生动形象的动画，学生有如亲临其境的感觉，再经教师的形象化的语言、手势、板书等教学手段，使原本枯燥无味的，抽象的原理形象化，静止的变成动态化，增强教学的形象性和直观性。学生印象深刻、易懂。

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一、传统教学方法中存在的问题

1.生源质量低：中职学校教学的对象发生了变化，以前教学对象都是初中毕业生中较为优秀的学生，而现在则是初中毕业生中成绩较差的学生。他们的基础较差，而且学习能力，学习态度以及学习方法，都存在严重的问题。

2.传统理论教学难以调动学生积极性：机械基础传统教学主要以理论教学为主，而理论学习较为抽象，没有与实践相结合的话，学生往往难以理解。并且理论知识内容较为枯燥，学生学习兴趣不高，往往都是死记硬背，因此学习积极性不大。

3.配套实习实训设备缺乏：由于经济问题，很多学校机械基础这门课的教学设施以及实验实习器材相对比较短缺，没有相配套的实习实验，这门课的理论与实践结合较少，自然学生难以理解，也没有很高的学习兴趣。

二、对于《机械基础》教学模式的新探究

针对以上问题，我对于机械基础的传统教学模式进行了一些改革，以弥补传统教学模式中存在的不足。

1.先实践教学再理论教学，以激发学生学习兴趣：中职学生大部分没进过工厂，对于机械方面的各种名词概念从未听过，也几乎没有见过机床设备。而传统教学模式一开始就是理论教学，学生对于没听过、没见过的各种较为抽象的理论知识，无法理解，在课程教学的初期就不会有很大的学习兴趣，对以后的学习更是没有积极性了。而在理论教学之前，先进行实践教学，让学生亲身去实习场地参观或者直接参加拆装实训，则能增加学生的感性认识，并且由于有新奇感，很容易激发学生理论学习的积极性。

2.理论教学与日常生活中的实际事物相结合，让学生在学习中产生兴趣。在新的教学形势下，教师上课时如果仍然按照书本照本宣科地讲解，学生由于基础较差，无法理解老师所讲的知识内容，对于学习的兴趣就会越来越小，最后产生厌学情绪，破罐子破摔，“反正听不懂，也就不学了”。针对这种情况，教师需要想办法将书本上的知识与现实日常生活中常见的事物相结合，让学生能将理论知识与平时所见的东西相关联，这样可以激发他们的兴趣，让他们主动地去获取知识。例如，在讲解齿轮轮系时，讲到轮系的传动比的变化，教师可以先向学生提问：坐公交时经常可以看到司机师傅用右手拨动右侧的拨杆，为什么随着拨杆位置的变化，汽车行驶的速度会时快时慢？然后让学生讨论，因为学生对汽车的兴趣一般较大，所以讨论会比较激烈。最后让学生说出讨论的结果，教师再告诉学生，司机拨动拨杆是在调整汽车变速箱里齿轮轮系中的齿轮位置，从而改变轮系的传动比，从而改变汽车行驶的速度。经过这样的过程，课堂上的气氛就被调动起来，学生的学习兴趣也增大不少，从而提高学生学习的积极性，让他们主动去学习知识。

3.改进教学方法，提高学生学习积极性。传统的教学方法是板书结合挂图以及少量的教具模型，进行课堂讲解分析。教学手段较为单调，理论知识的学习抽象并且较为枯燥，课堂气氛一般也不够活跃，学生的学习积极性不高。

对于这些传统教学方式产生的问题，可以使用新的教学方法和教学内容，来激发学生学习的兴趣和热情。

（1）合理利用现代多媒体教学方式。在传统教学模式中，老师利用板书、模型、实物以及挂图进行教学，理论知识的传授靠的是老师的仔细讲解，利用挂图和模型来比划机械零件的构造、作用和传动机构运动、传动的原理。老师在讲台上讲得很卖力、很详细，但是学生在讲台下却听得云山雾罩，完全没明白这个原理是怎么回事，效果很不理想。

多媒体教学则能克服传统教学的不足。因为多媒体课件可以将各种零件的外形以及内部结构、传动机构中各个零件的相对运动通过FLASH等计算机软件演示给学生看，学生能够通过这些三维动态的画面演示，很容易地理解各种机构的运动原理。这样可以使教材上的内容更为生动，很容易激发学生的学习积极性，让学生能主动、积极地参与课堂教学，从而提高课堂教学质量。

（2）进行“开放型”课堂教学模式的尝试。在实际生活中，学生与机械的接触不是很多，有些学生更是对机械一无所知。而在机械基础的教学过程当中，学生也没有什么动手操作的机会。但是学生一般会有强热的好奇心，并且有十分渴望动手操作的心理，因此可以尽量利用学校现有条件进行“开放型”课堂教学模式的尝试。

例如，在讲解铰链四杆机构这一章节时，因为内容较为抽象，职校生一般难以理解。对此，教师可以对学生进行分组，给他们一些长度不一的竹片，让他们用螺栓螺母将竹片组装成简易的四杆机构，然后针对课本上的四杆机构的类型以及运动原理，让他们用自己组装的四杆机构进行观察、讨论。最后，将各组的讨论结果向全班展示，这样学生学习的积极性得到了充分调动。

（3）课堂教学内容要有一定的梯度。因为职校生基础水平参差不齐，所以在设计和组织课堂教学内容时，应根据不同基础学生的实际情况区别对待，分别提出要求。例如轮系这个章节，就可以要求基础较好的学生对于周转轮系进行进一步的学习，而对基础一般的学生可以不做要求，他们只要掌握定轴轮系的知识就可以了。

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本专题的重点是功率、机械效率和机械能的转化，涉及功率、机械效率和机械能转化的综合性试题是中考难点.

第1节 功

重点考点

本节的考点是结合实例认识功的概念，知道做功的过程就是能量转化或转移的过程.记住功的单位，熟练掌握公式W=Fs的应用，理解做功的两个必要因素F和s的物理意义：F是作用在物体上的力，s是在力的方向上通过的距离，功的原理：使用任何机械都不省功，不省功包括两种情况：一种是理想情况下，使用机械做的功等于不用机械做的功：另一种情况是对于非理想机械而言，使用机械做的功大于不使用机械做的功，即费功.

中考考点是判断力对物体是否做功，找出功的两个因素F、s，用公式W=Fs进行相关的计算.

中考常见题型

中考中联系生活有关事例如踢球、搬东西、滑轮、杠杆、斜面等场景进行分析.常见的题型是选择题、填空题和综合应用题，

例l （2014.菏泽）如图1所示，光滑斜面AB>AC，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部拉到顶部，所需拉力分别为F1和F2，所做的功分别为W，和W2，则（）.

A. F1

B. F1

C. FI>F2，W1>W2

D. F1>F2，WI=W2

思路分析：（1）斜面光滑说明摩擦力为零，就是说使用光滑的斜面没有额外功，无论是沿斜面B，4还是CA匀速拉同一物体，由于其高度相同，由功的原理可知沿斜面所做的功都等于不用机械而直接用手所做的功，即W1=W2.（2）根据图示可知，（），而W1=W2，由W=FL可知，（），即F1

第2节 机械效率

重点考点

本节主要考点是理解力学中的三种功：有用功、额外功和总功.理解机械效率的意义，由于W有

重点是机械效率的计算，简单机械机械效率的测定及影响因素.

中考常见题型

中考常联系前面学过的各种简单机械，如用滑轮组提起重物，用杠杆撬起物体，利用斜面把物体推到高处等来计算不同场景下的机械效率，常见的题型有填空题、选择题、实验探究题和综合应用题.解这些题目中的关键足弄清楚什么是有用功、额外功和总功，有用功W有是埘人们有用的功，额外功W额 是人们为达到目的并不需要但又不得不做的功，总功W总 是人们为达到目的实际做的功，他们之问的关系是W 总=W有十W额.即在使用简单机械时，机械对物体做的功是有用功，克服机械自重或摩擦做的功是额外功，人对机械做的功是总功.在计算过程中，注意各个力和距离之间的对应关系，分析谁对准做功是一个易错点，

探究影响斜面机械效率和影响滑轮组机械效率的因素这两个实验是中考常考点，应引起足够重视.影响斜面机械效率的因素有：斜面的倾斜程度，斜面的粗糙程度.影响滑轮组机械效率的因素有：提升的物重，动滑轮的白重，各部件间的摩擦与绳重，实验过程中要重视科学方法――控制变量法的应用，注意对实验数据的分析和对比，从而得m正确的实验结论.

例2 （2014.广元）有两个人利用斜面共同将木箱拉上汽车，为了提高斜面的机械效率，下列做法中可取的是（）.

A.以较快的速度将木箱匀速拉上汽车

B.以较慢的速度将木箱匀速拉上汽车

C.改由一个人将木箱匀速拉上汽车

D.板长不变，改用光滑的斜面板，将木箱匀速拉上车

思路分析：固由机械效率公式（）可知，要想提高机械效率，应减小拉力做的功，如果板长不变，则应使拉力减小.A、B、C三项中物体都是匀速运动的，故拉力都应是相等的：只有D项，在光滑的斜面上匀速拉动物体，没有了摩擦力，拉力变小，拉力做的功减小，故机械效率增加，选D.

第3节 功率

重点考点

本节重点有：理解功率的概念及功率的物理意义，知道功率只反映做功的快慢，不能表示做功的多少.掌握功率的单位及计算公式，能进行相关计算，知道功率的定义式（）和导出公式P=Fv，并理解公式P=Fv的意义，要理解功率和机械效率这两个物理量的物理意义完全不同且毫无关系，不要混淆.

功率是力学中重要的物理量，准确理解概念，灵活运用公式进行计算，重视各部分知识问的相互联系，才能更好地解决实际问题.

中考常见题型

本考点常涉及功、功率、机械效率的综合性计算题，试题中往往条件较多，不同的力、距离、时问之间关系较为复杂，解题时要认真审题，明确所求的未知量，找出一一对应的关系，再根据公式进行计算.

例3 （2014.宜昌）下列关于功率的说法止确的足（）.

A.功率大的机器做的功一定多

B.功率大的机器做功时间一定短

C.功率大的机器做功一定快

D.功率大的机器机械效率一定高

思路分析：物体在单位时间完成的功叫功率，功率是描述物体做功快慢的物理量，等丁功和做功时问的比值；功率和机械效率没有必然的联系，功率等于功和做功时间的比值，做功多，时间不确定，功率大小不确定，故A错误；功率等于功和做功时间的比值，时间短，功多少不确定，功率大小不确定，故B错误；功率是比较物体做功快慢的物理量，做功快，说明功率大，故C正确；功率和机械效率之间没有关系，故D错误，选C.

第4节 、动能和势能

重点考点

本节考点是理解动能、重力势能和弹性势能的概念，知道它们大小各与什么因素有关，并能解释简单的现象，能判断物体在运动过程中的动能和势能如何变化，

中考常见题型

本考点是一个热点考点，中招常以填空题、选择题和实验探究题出现，常考的内容有：判断什么样的物体具有能量及一个物体具有何种形式的机械能：比较物体具有的动能、重力势能或弹性势能的大小；探究影响动能、势能大小的因素.关于探究实验类试题，应重视实验过程及科学方法――控制变量法和转换法的应用，

例4（2014.昆明）草原发生大面积蝗灾时，农业部门利用飞机喷洒农药消灭蝗虫，当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，它的（）.

A.动能不变，势能不变

B.动能减少，势能增加

C.动能增加，势能减少

D.动能减少，势能减少

思路分析：动能的影响因素是质量和速度，重力势能的影响因素是质量和高度，动能和势能统称机械能.当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，其质量在不断减小，高度和速度不变，因此，由动能和重力势能的影响因素可知，其动能和重力势能均减少.故只有选项D的说法正确，符合题意.选D.

例5 （2014.兰州）如图2所示是“探究物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置.

（1）该实验利用了转换法，通过观察________来判断________（填“小球”或“木块”）动能的大小.

（2）让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下，推动木块做功，目的是为了探究动能的大小与________ 的关系.

（3）换用质量不同的小球，使它们从斜面的________（填“相同”或“不同”）高度由静止滚下，推动木块做功，目的是为了探究动能的大小与________的关系.

思路分析：（1）实验中，通过小球推动木块运动距离的大小来反映小球动能的大小.（2）实验表明动能的大小与物体的速度和质量有关；若探究速度对动能的影响，应使小球的质量相同，速度不同，所以需使同一小球从斜面的不同高度由静止滑下.（3）若探究质量对动能的影响，应使小球的速度相同，质量不同，所以需使质量不相同的小球从斜面的相同高度由静止滑下，

答案：（1）木块移动的距离 小球 （2）速度 （3）相同 质量

第5节 机械能及其转化

重点考点，

通过实例说明动能和势能的相互转化，能解释机械能和其他形式能的相互转化.

本考点在中考试题中多以生活、生产中的实例为背景材料进行考查.若外界没有对物体做功或物体没有对外界做功，那么物体的动能与势能之和即机械能就保持不变，如卫星绕地球运行.而物体在运动过程中往往有能量的损耗，则有机械能转化为其他形式的能.因此，判断物体的动能和势能的转化，应对日常生活中常见的能量转化实例加以讨论，客观地分析动能和势能及机械能和其他形式能的相互转化，从中理解机械能守恒的条件.

中考常见题型

动能和势能都是不可直观的物理量，只能通过与它们相关的物理量来判断它们的变化.方法是：先明确物体在起始位置所具有的动能、势能，然后根据物体运动过程中速度、高度、质量的变化来判断动能和势能的变化.依据动能、重力势能、弹性势能的相互转化规律去分析、解释一些物理现象，例如过山车、人造卫星等，多以填空题、选择题等题型考查.

例6（2014.潍坊）（多选）在索契冬奥会上，我国选手贾宗洋在自由式滑雪比赛中获得铜牌.他在比赛过程中运动的轨迹（αbcde）如图3所示，如果不计空气阻力，则贾宗洋（）.

A.从α点下滑到b点过程中，动能增加

B.从b点运动到c点过程中，重力势能增加

C.在c点的机械能等于在d点的机械能

D.在α点的重力势能等于在c点的重力势能

思路分析：从α点下滑到b点过程中，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能，故A正确；从b点运动到c点过程中，高度增加，重力势能增大，速度减小，动能减小，动能转化为重力势能，故B正确；从c点下落到d点过程中，贾宗洋处于腾空状态，与雪之间没有摩擦，在不计空气阻力的情况下，机械能保持不变，故C正确：α、c两点高度不同，重力势能不同，故D错误.选ABC.

例7 （2014.广州）滚摆从图4中的位置1静止释放，下降经过位置2.继续下降，再上升到达最高点3.这三个位置中，滚摆重力势能最大的是________ .动能为零的是________ ，机械能最大的是________ .（均填位置序号）

思路分析：滚摆是重力势能和动能相互转化的机械，故滚摆升到最高点后，放开手，可以看到滚摆旋转着下降，越转越快，到最低点时滚摆转而上升，直到回到接近原来的位置；滚摆在最高点位置时重力势能最大，动能为零，在最低点时动能最大；开始释放的位置最高，所以图示三个位置中位量1的重力势能最大，动能为零，机械能最大，

篇6

关键词：减震器；减震性能

前言

振动是生产和生活中常见的现象，大多数工业机械、工程结构、仪器仪表在运行过程中都会有振动现象发生。振动容易引起材料和结构的疲劳损伤，影响其使用寿命； 振动可能降低仪器仪表的测量精度，致使它们无法正常工作；振动产生的噪声还会影响操作人员的健康而且会对人们的生活环境造成噪声污染等等。因此，通过一定手段减小有害振动的抑制技术影响着国民经济、人生安全和发展。在振动控制领域， 采用减震器对机械设备进行减震防护已成为工程界研究的重要课题。

1.减震器的分类及其主要特性

常用的减震器包括：橡胶减震器、塑料减震器、弹簧减震器、流体减震器和磁流变液减震器。根据以上分类 ，分别综述它们的研究现状与进展，并总结其优化设计理论及方法。

1.1橡胶减震器

橡胶减震器的工作性能主要表现为对振动系统的阻尼减震，阻尼减震就是将振动能量转变成热能消耗掉，从而达到减震的目的，其方法是依靠提高机械机构的阻尼来降低或消除机械振动以及提高机械的动态稳定性。橡胶减震器在国外的研制与开发受到广泛重视，发展十分迅速。早在第二次世界大战前夕，德国就把天然橡胶制成的减震器用于舰船的动力设备上，在实战中获得卓越成效。同时，在航空、机械制造、电子等工业部门也相继获得应用。

1.2塑料减震器

用软质塑料制作的减震器得到了越来越广泛的应用，一般在包装、运输中被经常使用。这类减震器可以有效的降低及消除宽频带的随机振动以及多共振峰的机械振动，同时也具有良好的缓冲效果和良好的消除噪音的作用。当前在隔振、降噪和缓冲都兼顾的情况下，使用塑料减震器具有相当的优越性。由于塑料减震器的静力学特性和动力学特性都有非常明显的非线性特性，对变形的速度相当敏感，因此，塑料减震器一般具有以下的优点：1）有很高的空间利用率；2）易于成型，在使用过程中也不需要维护保养；3）有较高的内阻尼。

1.3弹簧减震器

弹簧减震器工作可靠，耐高温、耐严寒、耐油脂、不老化。弹簧对于冲击载荷有很好的缓冲性能。但弹簧对于振动的阻尼作用较小，不如橡胶衰减振动迅速。且当弹簧疲劳断裂时，尖锐的断口易对周围部件造成损伤。牛犁提出了一种新型的钢丝绳螺旋弹簧减震器，能快速吸能使振动迅速衰减 ，解决了装在汽车上的自重较大的精密仪器仪表的减振问题。自行车上的弹簧减震装置主要有圆柱弹簧减震和板簧减震两种。圆柱弹簧减震采用弹簧储能原理进行减震；板簧减震采用弹簧储能原理和弹簧在震动时产生内耗将动能转化为弹簧材料的晶体之间的变形所产生的势能的原理进行减震。这些减震装置均可起到一定的垂直减震效果，但有的结构较复杂，且都不能有效实现前后方位的减震。为克服以上减震装置的缺点， 西南石油大学张平等以成型片弹簧为基础，结合自行车实际结构和尺寸设计了蛇形弹簧。

1.4流体减震器

流体减震器是利用流体的粘性来起阻尼作用，可分为液体减震器和气体减震器两种。液体减震器通常用油类作介质，适用于载荷较大时的减震；气体减震器一般用空气作介质，适用于载荷较小时的减震。流体减震器要求介质有宽广的工作温度、适当稳定的粘度、较高的沸点、较低的凝固点且对金属、密封材料无害。张家方运用流体流经限流孔产生阻尼原理和气体弹性原理，研制出一种新型的低压油气减震器，它既能有效地减震又能可靠地收放，使用维护方便，是一种能保证无人机安全回收的新型减震器。

1.5磁流变液减震器

用磁流变液阻尼器控制结构振动是近年来兴起的减震技术研究热点之一，它是一种阻尼可控器件，其内部液压缸的阻尼介质采用磁流变液，工作原理是调节励磁线圈中的电流获得不同强度的磁场，使阻尼通道中磁流变液的流动特性发生变化，而且这种变化是连续、可逆的，从而控制减震器的阻尼力。

在国外磁流变液减震器的技术已相当成熟，有了一定的成果和产品。Lord 公司在 1995 年的第五届国际电流变液、磁流变液及其相关技术研讨会上，展示了一种应用磁流变液的卡车座位减震器；德国的研究人员设计了长行程的磁流变减震器，并在减震器实验台上进行了测试；美国宾夕法尼亚州立大学的 Farban Gandhi 将磁流变减震器用于直升机水平旋翼叶片的振动控制，提高了其稳定性。

国内在磁流变阻尼减震器方面虽有一定的进展，但与国外发达国家尚有一定差距，所研制的磁流变阻尼减震器还处于实验阶段，远未达到商业化应用的程度。重庆大学的廖昌荣等按照长安微型汽车的技术要求设计了磁流变液减震器，并根据长安微型汽车前悬架减震器的

技术条件进行了实验测试；哈尔滨工业大学的欧进萍等对磁流变液减震器在基础隔振方面做了很多研究，提出了可调滞回模型的磁流变减震器及其实验方法；青岛海洋大学的管友海等基于现代最优控制理论，建立海洋平台磁流变液半主动控制系统的数学模型，对磁流变液减震器进行了参数设计，分析了它对海洋平台振动控制的有效性。

2.结论与展望

减震器因其能耗低和具有很好的宽频减振性能而被广泛研究和使用。本文从汗牛充栋的文献中理清脉络，总结归纳前人的研究成果，对常见的减震器做了简要的概括。在今后很长一段时间，各类减震器的完善设计和优化制造将是我国未来振动控制结构的发展趋势。

参考文献：

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知识目标

知道电热器的原理、应用.

能举出利用和防止电热的实例.

能力目标

通过观察生活中常见的电热器及其构造，培养学生观察、思考、分析问题的能力.

情感目标

通过分析电热的利与害，使学生能够辩证地看问题，加强辩证唯物主义教育.

教学建议

1.重点是知道电热器的主要部件，是用电阻率大、熔点高的合金而制成的发热体，知道电热器是利用电流的热效应原理.

认识任何事物都具有两面性，辩证地分析问题.

2.重点·难点·疑点及解决办法

通过分析电热的利与害，使学生能够辩证地看问题.

教学设计方案

复习

1.焦耳定律及其公式.

2.电流通过导体产生的热量在什么条件与电流所做功相等.

一、电热的利用

1纯电阻电路就是指电流通过的电路中的所有的导体，电流所做的功全部转化为内能.这样的电路叫做纯电阻电路.

2电热器就是一个纯电阻电路，人们利用它来作加热的设备：

例如：电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉都是电热器.

电热器重要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上做成的，电流通过电阻丝发出热量.

电热器清洁卫生，没有环境污染；热效率高；有的还可以方便地控制和调节温度等优点.

例如：电褥、电烘箱；家禽电热孵卵器，引发炸药的电热装置乃至高空飞行服里的电热保温装置，都是电热器，它们有不同的构造和用途，但原理都这样.

二、防止电热的危害

在电动机里，电流所做的功主要用来做机械功，但电流通过电动机里的电阻也会要产生热量（这样的电路我们叫它非纯电阻电路），会使导线温度升高，温度超过绝缘材料的耐热温度，绝缘材料会迅速老化甚至可能烧坏，这就需要考虑散热，还要加快散热，有的电动机里随电动机转动装有风扇，同时把外壳作成如图所示的形状，都是为了迅速散热.

收音机、电视机等用电器也都是考虑散热，它们的机壳上都有散热孔.

探究活动

【课题】了解家中电热器的工作原理

【组织形式】学生活动小组或个人

【活动流程】

1、提出问题

2、实际观察

篇8

一、引导和培养学生学习专业理论的能力

创新型人才的基本要求是要具有丰富的理论知识作支撑。因此，培养学生自主和创新学习的能力是素质教育的要求，也是学生终身发展的需要。

1、设计问题和方案讨论。这是教师诱导下学生的自主学习行为；

2、培养学生主体独立意识。学生在面对专业知识和理论时，不仅要知道是什么原理，而且要弄懂为什么是这样的原理，能应用在什么场合，要注意如何调整和保养。如在学习机构的过程中，我会让学生去看机床的传动机构，让学生去学习保养机床，这样进一步可以理解等系列知识，使相关的理论知识有机结合，让学生触类旁通；

3、培养学生积极主动的参与意识。让学生主动到实践生活中收集问题，通过自己的努力发现问题进而去思考分析问题，从而理解理论知识进而应用于实践。在这方面我鼓励学生，家中的生活器具如和机械有关要注意观察，如果坏了是否在保证安全的前提下，可以尝试用学到的理论知识去修复从而积累实践能力；

4、培养学生的自主意识。强调学习上的独立自主。在理论教学中要强调独立，在实践中要强调合作。

二、培养学生学会收集及获取信息的能力

在专业学习过程中，教师要培养学生学会检索、查阅书刊杂志、上网、访谈、问卷等获取专业信息的能力，学会判断信息资料的真优、伪劣，识别对研究有价值的资料，学会有条理、有逻辑地整理与归纳资料，发现资料间的关联，学会运用资源共享，指导学生运用各种通讯手段——如通信、电话、网络、E-mail等向专家请教专业理论，使他们在理论上有更高的发展空间。在指导学生减速器设计时，预先让学生到网上检索减速器的一些最新型号；在“机构”的教学中，可以让学生到学校实习工场实地观察分析牛头刨床、车床、锯床等机器中采用了哪些机构；在“带传动”的教学中，可让学生去了解生活、生产中常见传动带的类型、材料，也可以到相应机械制造工厂实地考察。

三、创新学生的动手能力

教学的最终目的就是将所学的知识运用于实践。作为职校的学生，培养他们的动手能力尤其重要。陶行知曾指出：中国对孩子的教育一直是不许动手，动手要打手心，往往因此摧残了孩子的创造力。这说明，手脑并用，才能更有效地培养人的思维能力。脑指挥着手使用一种物质的手段去作用另一种物质，从而引起客观事物的变化，而手在执行过程中会遇到新问题、新情况，于是将其反馈于脑，推动人脑提出新思路、新方案，最后又为手的动作导航。

在平面连杆机构教学时。当介绍了平面连杆机构的三种基本类型，即曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构后，首先我让学生自己动手用自制的不同长度的杆件组合成各种连杆机构，抓住“曲柄”、“摇杆”的区别，这样就为如何判别铰链四杆机构的基本类型作了很好的动态补充，使学生在直观印象中掌握了要点。然后我又以日常生活中常见到的一些例子来给学生加深印象，如载重汽车的眯斗机构、惯性筛机构、港口起，吊车、缝纫机踏板机构、脚踏自行车时的曲柄摇杆机构等等。通过这样的讲解，直接地启发引导学生去观察问题、发现问题，使之从事物的表象发现事物的本质特征，进而由具体抽象引出概念，从而达到理解教材。

四、提倡学生质疑注异，培养学生创造思维能力

创造思维能力是指善于运用已有的知识来分析研究面临的事实或问题，从而找到创造性解释这些事实或解决这些问题的新途径、新方法和新结论的一种能力。学习的目的不仅仅是对知识的掌握，而是通过学习来认识科学本质，掌握学习方法，训练思维能力，提高自己的综合素质。技校、职高学生由于受知识的局限，存在一些思维弱点。如，大多数学生缺乏独立思考和分析问题的能力，思维方式懒惰，对知识的掌握主要靠死记硬背和粗浅的理解，不能进行举一反三的运用并作进一步的发挥创造。因此，鼓励学生在学习中大胆提出质疑，引导学生通过多方面的思维解决问题，尤为重要。

篇9

对现有自动清灰黑板擦的分析及方案的提出

目前市面上也有几种自动吸灰黑板擦。一类是在黑板擦里面按了一个小电扇，将灰吸入到粉盒内部，另一类是采用吸尘器式，黑板擦尾部与吸尘器相联通。对于第一类，擦黑板的布料与黑板贴住，气体流通不起来，小电扇只能将少部分灰吸入到粉盒，吸灰效果很差，而且需要按时充电，另外由于电机的存在，这类黑板擦很容易损坏。对于第二类，价格很贵，结构很庞大，在教室的墙上需要挂一个吸尘器，连接着长长的管子很不美观，使用也不方便。综合分析现有的几款自动吸灰黑板擦，我们设计了一款纯机械结构的、不费电、无电机、成本低、使用方便、吸灰效果好的自动清灰黑板擦。

自动清灰黑板擦的设计

1 自动清灰黑板擦的结构与原理

我们都知道在擦黑板过程中，灰大多是留在布上的，普通黑板擦在布上的灰已经饱和的时候，如果继续擦黑板，灰就不在能吸附在布上，而是不断地掉下来，我们设计的黑板擦的布会在擦的过程中不断的循环，灰在粉笔擦内部由一个巧妙的机械装置来清除，并且灰会被存储在一个只进不出的小盒内，当积累到一定程度是拿出来集灰盒，打开侧面的小口将灰倒出来即可。因此与黑板发生擦动的布永远都是干净的，灰能够很好地吸附在布上，黑板的字能有效擦除而灰却都留在布上，由转动的毛刷来除去布上的灰，最后搜集入集灰盒。我们的设计的这款自动清灰黑板擦是纯机械的，布循环与除尘装置的动力都来自底部的轮子与黑板的摩擦。

1.轮子1，2.轮子2，3.轮子3，4.轮子4，5.锥齿轮1，6.锥齿轮2，7.锥齿轮3，8.锥齿轮4，9.同步轮1，10.同步轮2，11.毛刷，12.同步带，13.集灰盒。

（1）擦黑板过程，通过轮子1，2带动轴运动与锥齿轮1和锥齿轮2啮合的锥齿轮3和锥齿轮4转动；锥齿轮3和锥齿轮4转动带动同步轮1和同步轮2的转动。

（2）同步轮1和同步轮2的转动带动同步带的转动；同步带带动与之粘连在一起的循环布；布与黑板摩擦，进行擦黑板。

（3）轮子1，2带动轴运动，驱动拍打装置进行转动，毛刷刷去布上的。

（4）粉笔灰落入到集灰盒，灰不再出来；当会积累到一定程度的时候将集灰盒侧面的小口打开，倒出里面积累的灰。

2 自动清灰黑板擦的工作过程

我们设计的自动清灰黑板擦在外观上和握手的舒适度上给它做一些改变，使它有一个头一个尾，于是我们就只会在一个方向上抓这个黑板擦，这样做的目的是在擦黑板的过程中使集灰盒的开口永远朝上，这样粉笔灰才能被搜集进入集灰盒。我们手抓黑板擦，来回在黑板上擦粉笔字，灰都能被毛刷刷下来，然后在重力的作用下落入到集灰盒。

我们在擦黑板的过程中手的运动并不会是直线，这款黑板擦也能走弧线，轮子与黑板面可以发生微小的滑动，因此也可以走弧线。并且同一根轴上的两个锥齿轮转速相同，带动的两个同步轮的转速也相同，循环布也能很好地循环。

3 创新点与特点

（1）成本在30元左右，相比于市面上的几款成本很低，更利于普及。

（2）没有使用电，机结构简单，使用起来方便。

（3）纯机械装置，动力来自于擦黑板的过程，不费电，节约能源。

（4）不易损坏、擦黑板与除尘效果都较好。

结束语

篇10

关键词：可展机构；结构类型；可展机构应用

引言

可展机构具有承载力大但收拢时所占空间小，收放灵活和运输方便等优点。随着全球工业化的快速发展，机械基本上取代了传统的手工的发展，尤其在重工业领域，可展机构为人类生活生产提供了不可忽视的便利性[1]。但可展机构在机械原理、机械设计等传统文献中并没有具体分类研究，而且开发空间巨大。所以针对该类机构的系统性研究亟待加强。

1 可展机构的特点

（1）结构紧凑、尺寸小巧，且设备收缩后体积小。这是可展机构最大的优点，也使得其作业所要求的占用空间小。在地下水位较高的地区工作时对机坑的处理会十分简单。它能够在任何已有设备上直接使用，而无需修改设备结构和机坑深度[2]。

（2）载荷能力大、稳定性好。相对于其他机构来讲，大部分可展机构的承载能力偏大。由于其稳定的结构，可展机构在额定承载能力和伸展长度下，具有很好的稳定性。

（3）定位精准。大部分可展机构在运行过程能确保在行程的任意一点精确定位，并锁定高度，不像液压设备会因温度的变化或泄漏产生位置变化。

（4）运行平稳、噪音较低。由于其连续成型原理，无垂直方向爬行，使得机构运转平稳安静，除驱动装置的运行噪音，大部分可展器本身的工作噪音很低。

（5）效率高。大部分可展设备的总传动效率较高，通常可达到 80%以上。

（6）构造简单，使用方便。可展机构的结构精巧而简洁，所以可展器本身的安装工作简易而快捷，一块伸缩机构通常在很短的时间即可安装使用。

（7）通用性高。可展机构对使用环境没有太高要求，使其经常在太空、海洋等复杂环境下工作，并依然保持其稳定性。

2 可展机构的结构类型

2.1 剪叉式可展机构

剪叉式可展机构具有结构简易、承载量大、操控性好的特点，因此在各种环境下的装卸、现代物流、高空营救与作业中得到了广泛的应用[3]。剪叉式可展机构是一种传递力的结构，并且对力起导向作用。如图1，拐臂3、8分别与横梁焊接橐桓稣体，剪叉机构最高和最低处的剪叉臂分别与上、下板铰接，内剪叉臂10与滑轮7铰接，滑轮7可以在滑道11上滑动，内、外剪叉臂之间通过销轴5连接，可以绕其相对转动。气缸伸缩，柱塞拐臂8与气缸相对转动，从而使内、外剪叉臂绕销轴旋转，使滑轮在滑道中滑动，进而改变内、外剪叉臂夹角，从而实现机架的伸展与收缩，完成对机构上物体快速升降。是一种生活中常见而简易的可展机构，应用范围广，对驱动机构要求不高。但因其停止位置不够准确，精度较低的缺点，也使得其很难在高精度要求的环境下工作。

2.2 薄壁管式可展机构

薄壁管可展机构是一种原始的可展机构，它结构简单，展开运动是依靠薄壁发生弹性变形，展开所需的时间短。19世纪60年代，加拿大就研发了STEM。它是利用弧形薄钢尺本身能自卷曲的特性，完成机构的收拢和展开。在此基础上BI-STEM是由单个STEM发展而来的[4][5]。它是将一个薄片被重叠放在另一个完全一样薄片内部。改良后两个薄片形成的机构比一个STEM的钢片窄，提升了机构的机械性能，弯曲刚度和抗扭刚度。其收拢后超小的体积，简单的构造，使得薄壁管伸展机构在未来充满了开发空间。

2.3 铰接杆式可展机构

铰接杆式可展机构作为一种线性展开机构，展开后为格柱状，在太空十分常见，通常由几种长度不同、内带驱动弹簧的杆件和铰接头组成，展开状态下具有比其他可展机构更高的刚度，能够完成大跨度的伸展。这种伸展的原始驱动力为扭簧的弹性势能，在直流电机的驱动下，通过螺纹千斤顶驱动。铰接杆式可展机构具有精度高、展开刚度高以及展开效率高等优点。其铰接杆的纵梁较短，并非贯穿整个桁架，且纵梁和横向支架均为刚性。关节上的驱动弹簧提供了展开时的驱动力[6][7]。

2.4 充气可展开机构

充气式可展机构常用于大型次结构体的展开，如太阳翼、天线反射器、气闸舱等。1996年美国取得了膨胀展开天线空间展开试验的成功，并将该技术应用于展开式结构、展开式天线（如图4）和太阳电池阵等方面。近年来，各国专家针对空间充气展开结构进行了充分研究，因为它质量小、热稳定性高、收缩效率高、可靠性高、结构的复杂程度低，可应用的领域多。不同于其他可展机构活动机构过于复杂，所以有可能在不同环境不同领域下代替其他可展机构[8]，是未来可展机构的重要研究方向。

3 可展机构在不同领域的应用

3.1 航空航天

当今大型可展结构已成为航天科技的重要研究课题之一。无论是卫星上的可展天线、航天器上的气闸舱，可展机构在航天航空领域的身影无处不在。航空航天领域已有的可展结构主要有直线可展机构和螺旋式可展机构两种。其中更多的体现在卫星上的天线系统。卫星上的天线伸展机构是卫星反射器和卫星星体的连接部分。对卫星的天线反射器起到固定支撑的作用。在人造卫星开始环绕地球运转后，天线伸展臂会带动天线环形桁架一起展开，是确定天线环形桁架工作位置正确的重要因素，保障了卫星信号的正常接收与发射。天线伸展臂能否及时、准确的伸展到位直接影响了整个卫星发射任务的成功与否。同时，对于卫星整个物理结构来讲，可展机构在展开状态下，它的结构参数对整个天线系统的动力学特性具有很大影响[9]。所以，可展机构在航天领域的研究是非常有价值的。

3.2 日常生活

可展机构在生活中的应用主要体现在舞台的升降。1988年，具有加拿大专利技术的板带自组螺旋可展器于美国加利福尼亚州的退伍军人纪念中心首次进行使用。它是将一盘水平螺旋板片拉开，如图5。然后连续插入一种垂直螺旋片，就组合成一个由两种螺旋片连续自锁的垂直螺旋管柱。水平螺旋板片的上下表面设有特制凹槽，能够保证垂直螺旋板片轻松地啮合并精准的定位。这一组长螺旋组合结构在垂直方向能承受很大载荷，并将载荷连续增大和降低[10][11]。且运行平稳工作噪音小，所以能够很好地完成舞台升降的任务。除了舞台升降机构，学校等公众场合经常使用的电动伸缩门，其实也是一种典型的剪叉式可展机构，由很多的铰接杆重复铰接构成，通过改变杆与杆之间的夹角，完成整个伸缩门的开合。它超大的伸展行程成了它最大优点，简单驱动方式和低廉的成本，也是它普及的重要原因。

3.3 机器人领域

如图6所示是一种应用于清理炮弹发射后炮筒内的残留的尘土、油垢和渣土等问题而发明的一种旋转可展机器人机构[12]。它是基于空间可展机构运动特征分析，将一个旋转的底盘和一个空间可展机构结合在一起，形成一个具有旋转伸展功能的机构，代替士兵完成武器内部的保养任务。具体结构如图6所示[13]。解决了炮筒内部的可能存在问题，节省战场上的宝贵时间，体现可展机构在机器人领域应用的重要地位。

4 结束语

可展机构具有展_后面积大、收拢时占用空间小且便于收放和运输等特点。在航天航空、日常生活，机器人等领域应用广泛。因此这种机构的机械设计和运动分析研究得到国内研究机构的普遍重视。而对于不同可展机构的开发与应用，还需要更多针对性的研究与探索。

参考文献

[1]韩莹莹，袁茹，郑钰祺.环状可展机构运动学分析方法及应用研究[J].中国机械工程，2013， 24（9）.

[2] 张颖，段慧文.“大螺旋”在剧院领域的应用[J].演艺设备与科技，2005，11（5）.

[3]虎小舟，虎军科，胡国华.剪叉式举升机构建模及关键参数的研究[J].机械设计与研究[J].2010，26（4）.

[4]赵国伟，杜杉杉，卫巍 .伸展机构技术的空间应用与发展趋势[J].机械技术史及机械设计，2008.

[5]林上民.空间伸展臂的结构设计与分析[D].西安电子科技大学，2012.

[6]MAguirre Martinez，DH Bowen，R Davidson，etc. The Development of Acontinuous Manufacturing Method for a Deployable Satellite Mast in CFRP，1986.

[7]Gross，D Messner. The Deployable Articulated Mast--enabling Technology for the Shuttler Adar Topography Mission[C]. Proceedings of the 33rd Aerospace Mechanisms Symposium，1999.

[8]孙宏图，袁茹，王三民.正方形可展机构的运动学与动力学特性研究[J].西北工业大学学报，2013（4）.

[9]王刚，袁茹.大型空间天线伸展臂的结构优化设计[J].机械设计及理论，2006.

[10]刘永光，甘立刚.伸缩可控的杆状空间伸展机构研究[J].机械工程师，2007.

[11]梁锡昌，蒋建东.特种螺旋传动机构的研究[J].机械工程学报，2003，39（10）.