《液压传动的原理和应用》系列教具

《液压传动的原理和应用》系列教具

一、系列教学工具

针筒比力器、液压原理实验仪、自制简易液压千斤顶、自制液压挖掘机模型

二、系列教具特点及使用意图

液压传动原理是液体压强知识的扩充，是学习机械工作原理的重要基础。但对于高二学生来说，从复杂的机械中理解并掌握液压传动原理并不容易。所以在这一节课的教学里面，教学环节必须由浅入深，环环相扣，因此，本系列教具根据学生的认知特点，由简单到复杂，让学生由直观体验到实验分析、掌握原理，最后学会运用知识。

大小针筒比力器用于课堂比赛，除了可以活跃课堂气氛、激发学生兴趣之外，最主要的是能让学生直观地感受液压传动中小力胜大力的特点，激发其求知欲。

液压传动原理实验仪的构造与比赛用的大小针筒是一样的，但在这个基础上增加了定量分析的功能，让学生对液压传动从感性认识到定量分析，最后掌握原理。

自制液压千斤顶模型则是在液压传动原理实验仪的基础上改造而成的，能够实现液压千斤顶的一般工作，这样的设计可以引导学生从简单的原理到认识复杂的应用，结合相关的教法可让学生轻松的认识液压传动的应用。

自制液压挖掘机则是根据液压传动原理以及生产应用制作出来的，能够让学生直观地认识液压传动的应用，其直观性是图片和视频无法比拟的。

二、系列教学工具说明

（一）针筒比力器

【制作材料】

30毫升塑料针筒1个、5毫升塑料针筒1个，内径4毫米PVC软管【原理】

根据液压传动原理F1

F2=S1

S2

，由于5毫升针筒的横截面积明显小于30

毫升针筒的横截面积，因此推动小针筒比较省力，推动大针筒则比较费力。所以在教学活动中，只要推小针筒的就能获得比赛的胜利。

【实验设计图】

【使用方法】

在教学中，请两位学生上台进行比赛，每人选取一个针筒，让他们同时用力推动针筒的活塞，而推小针筒的学生往往会获得比赛的胜利。教学中可以学生进行多次比赛，以增加对比度。

【使用效果】

针筒比力器在课堂中使用可以激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛，更重要的是能够直观地让学生感受液压传动中“小力胜大力”的现象，从而激发学生的求知欲，为新课学习奠定基础。

（二）液压传动原理实验仪

【制作材料】

木架一个、30毫升玻璃针筒一支、10毫升玻璃针筒一支、内径4毫米PVC软管、砝码

【原理】

根据液压传动原理F1

F2=S1

S2

，在30毫升玻璃针筒活塞顶部放上100克

砝码，而在10毫升玻璃针筒活塞顶部放上一个50克的砝码。若F1为50克

砝码的重力，而F2为100克砝码的重力，由F1

F2=S1

S2

可得F1=S1

S2

×F2，则这时

F1小于50克砝码的重力，显然100克砝码会被压上去。另外针筒内部也有液体压强，所以当两活塞底部的压强大小相等时，整个系统就处于平衡状态，30毫升针筒的活塞和10毫升针筒的活塞就会静止。

【实验设计图】

【使用方法】

在30毫升针筒活塞顶部放置一个100克的砝码，在10毫升针筒活塞顶部放置一个50克的砝码。让学生观察小砝码将大砝码压起来的过程。可根据实际教学情况，对这个过程进行分析，推导出液压传动原理。

【使用效果】

在操作过程中，可以明显地观察到小砝码下降、大砝码上升。针筒横截面积以及砝码的质量都是可知的，教学过程中引导学生进行分析推导，可以让学生自主认识液压传动的原理。

（三）自制简易液压千斤顶

【制作材料】

方形木架、100毫升塑料针筒一个、10毫升塑料针筒一个、单向阀两个、止流阀一个、内径4毫米PVC软管若干

【原理】

液压千斤顶是根据液压传动原理F1

F2=S1

S2

省力的特点制作而成的，由于

100毫升针筒横截面积比10毫升针筒横截面积要大得多，所以在小针筒活塞上施加比较小的力就可以将大针筒活塞上面比较中的物体顶起来，实现省力的功能。

【实验设计图】

【使用方法】

整个装置是可以拆装的，在拼装好的情况下，可以在大活塞平台上放上重物，然后不断地抽压小针筒活塞，液体就会被压进大针筒，从而将重物轻易地顶起来。结合这个过程对千斤顶内部结构以及工作过程进行讲解，可引导学生从原理过渡到应用。

若边授课边对千斤顶进行拼装，结合相关教法，可更有效地让学生掌握液压传动原理的同时，体会技术中蕴含的智慧，达到更好的教学效果。【使用效果】

自制液压千斤顶的使用不是为了顶起重物，而是为了方便学生从原理过度到应用。让学生在千斤顶讲解的过程中学会解决问题的方法，以及领会机械设计中蕴含的智慧。

（四）自制液压挖掘机

【制作材料】

有机玻璃板、夹板、10毫升塑料针筒4个、微型水泵3个、AA电池盒3个、双路三档扭子开关3个、平头螺丝若干、PVC软管若干、导线若干、AA 电池若干、液槽一个

【原理】

自制液压挖掘机的动力由齿轮式微型水泵提供，齿轮压水面积极小，约为

5×10−8平方米，根据压传动原理F1

F2=S1

S2

，微型水泵的齿轮可以为10毫升

针筒活塞提供一个很大的压力，带动挖掘机的挖臂以及挖斗进行工作。【实验设计图】

【使用方法】

3个双路三档开关是负责改变微型水泵电机的转向，实现水流方向的改变。1号开关控制挖掘机主臂的升降，向上闭合开关，主臂上升；向下闭合开关，主臂下降；中间为空挡，电路断开。2号开关控制挖臂的伸缩，向上闭合开关，挖臂展开；向下闭合开关，挖臂收回原位。3号开关控制挖斗工作，向上闭合开关，挖斗上翻；向下闭合开关，挖斗做挖掘动作。三个水泵独立供电，互不影响，可同时工作。

【使用效果】

自制液压挖掘机运作时能完成基本的挖掘动作，由于此教学工具是为了配合教学使用，故不具备底盘转向和行走功能。而挖掘功能与现实的挖掘机十分接近，在教学中使用能更直观的展现液压传动的应用，这是图片以及视频无法比拟的。