上一周,我们介绍了了科技学堂栏目“乐高玩机械”的基本创新思路和方法,用乐高进行机械机构教学可以总结为三个基本步骤:
发现机械机构→拆解与分析→复现机械结构
今天的乐高玩机械,我们将过往展示的十六个往期制作的作品,从简单到复杂为你理顺各种机构之间的联系。
在“乐高玩机械”我们学习的主要内容是连杆机构和齿轮机构,此外我们还涉及到少量的凸轮机构、间歇机构和曳引系统。
连杆机构
连杆机构是传递机械能的一种装置,通常是由刚体构件用转动副、移动副、球面副、球销副、圆柱副或螺旋副中的一种或几种联结而成的机械机构。在乐高玩机械中,我们学习了下面几种连杆机构:
第一种连杆机构是铰链机构,我们用它来做了一个创意表白机。
点击此处学习铰链机构:http://www.sciclass.cn/Lessonplan/details?plan_id=98
由铰链结构进一步引申,增加传动副,我们得到了双摇杆机构。脚踏式垃圾桶就是一个双摇杆机构。
点击此处学习双摇杆机:http://www.sciclass.cn/Lessonplan/details?plan_id=101
再进一步延伸,我们学习了平行四边形机构,同样也是一种连杆机构。在这个机构中,我们用蒸汽机车作为案例。
点击此处学习平行四边机构:http://www.sciclass.cn/Lessonplan/details?plan_id=96
有平行四边形机构,那么与之类似的还有反平行四边形机构。案例“开门大吉”用的就是反平行四边形机构。
点击此处学习反平行四边机构:http://www.sciclass.cn/Lessonplan/details?plan_id=109
将平行四边形机构与滑块摇杆机构相结合,就可以得到剪式升降机构了。最典型的案例就是蝙蝠侠升降机了。
点击此处学习剪式升降机构:http://www.sciclass.cn/Lessonplan/details?plan_id=104
剪式升降机构不仅包含转动副,还包含了一个移动副,这个移动副就是滑块摇杆机构。我们用曲柄将电机与滑块摇杆机构连接起来,制作了小鸡振翅这个案例。
点击此处学习滑块摇杆机构:http://www.sciclass.cn/Lessonplan/details?plan_id=94
案例“小鸡振翅”可以看成是曲柄滑块机构与滑块摇杆机构复合而成的机构。在曲柄滑块机构的基础上,我们再增加一个移动副,就形成了有两个移动副的曲柄移动导杆机构,搞怪小丑在这个机构的基础上完成的。
点击学习曲柄移动导杆机构:http://www.sciclass.cn/Lessonplan/details?plan_id=93
搞怪小丑和小鸡振翅都用到了同样的一个能做整周回转的连架杆,就是曲柄了。用曲柄机构我们制作了“一路猴走”
点击此处学习曲柄摇杆机构:http://www.sciclass.cn/Lessonplan/details?plan_id=92
齿轮机构
我们学习的另一类重点是齿轮机构。齿轮通过与其它齿状机械零件传动,可实现改变转速与扭矩、改变运动方向和改变运动形式等功能。
在同样的运动方向上,我们可以使用齿轮机构改变物体的旋转的速度,电动陀螺就是一个加速的例子。
点击此处学习齿轮变速机构:http://www.sciclass.cn/Lessonplan/details?plan_id=97
除了改变速度,齿轮还可以改变转动方向。我们用空间齿轮传动机构,将垂直的转动转换成水平的转动,制作了“旋转芭蕾”。
点击学习空间齿轮传动机构:http://www.sciclass.cn/Lessonplan/details?plan_id=103
锥齿轮也是可以实现不同的转动方向运动。在“旋转木马”中,我们使用的就是锥齿轮传动。
点击此处学习锥齿轮传动机构:http://www.sciclass.cn/Lessonplan/details?plan_id=100
凸轮机构
电机转动除了可以带动齿轮之外,同样的也可以带动凸轮,实现规律的往复运动。在“赶路的圣诞老人”中,就使用到了凸轮机构。
点击此处学习凸轮机构:http://www.sciclass.cn/Lessonplan/details?plan_id=90
间歇机构
当需要做周期性的规律运动的时候,我们还可以使用间歇机构来实现,电动秋千和打鼓小熊两个案例,我们都使用到了间歇机构。
点击此处学习间歇运动机构:http://www.sciclass.cn/Lessonplan/details?plan_id=102
点击此处学习间歇运动机构:http://www.sciclass.cn/Lessonplan/details?plan_id=108
曳引系统
我们使用绳子进行牵引的时候,就用到了曳引机构。“高楼升降电梯”用的就是曳引系统。
点击此处学习曳引系统:http://www.sciclass.cn/Lessonplan/details?plan_id=107
通过这么多的乐高案例,你学会以上几种不同的机械结构了吗?科技学堂“乐高玩机械”栏目,还会陆续为你介绍更丰富的机械结构,制作更好玩的乐高案例。