[乐高式积木] 乐高课程005---弹力小车 5/24再上新作

这个要搞定确实不容易,跟着学了

本帖最后由 fly0127 于 2012-5-3 22:10 编辑

看不了视频，是说皮筋那个吗？@@

前些时候特想买个回力组件，最终价格不好作罢了。。。。。

本帖最后由 dion_tang 于 2012-5-4 10:14 编辑

弹力小车001课：
认识齿轮（下图来自于《五十川的虎之卷》）


齿轮的转动原理，一齿对一齿，齿齿相扣。

说说我对以下图的理解：

----大齿轮与小齿轮，
     圆周长大与圆周长小，
     齿多与齿少（每个齿的大小相同）

----大齿轮转动小齿轮，用的力要大
     小齿轮转动大齿轮，用的力要小

----大齿轮转一圈，小齿轮要转好几圈
     小齿轮转一圈，大齿轮只转一点点


----这图显示了两个齿轮的运动方向，大齿轮向右小齿轮向左，方向相反。
那在小齿左边再装个齿轮，它是向左右还是向右呢？？（回复者送10贝）


以上四小图即是四个知识点：
跟据不同年龄采用不方式引导（粗略写了下引导方式）：
图1.通过测量的方法，了解圆的周长。了解大小圆周长的区别
图2和3.山地车的变速原理，同样可以做个模型去理解
图4，在大齿上做一些标识，让小宝通过转动了解（得宝的优势体现出来了哈）

本帖最后由 dion_tang 于 2012-5-5 21:23 编辑

       齿轮是机器中很重要的部件，它几乎是机器的象征。只要一看到齿轮，我们就会联想到机器。在这一章，我们将进入神奇的齿轮世界，去探索齿轮的一种非常有用的特性：将一种力魔法般的转换成另外一种力。并且介绍一些新的概念——速度、力、扭矩、摩擦力；还有一些简单的机械理论基础，这些概念没有你想象的那么复杂。本章将指导你认识齿轮和简单杠杆之间的相似点。

       准备一些齿轮，梁和轴来模仿搭建这一章中简单的装置，自己动手搭建比看那些说明更有效。
       齿数的计算
       齿轮单独使用几乎没有实际的用处（特殊情况除外）。一般用中至少需要两个齿轮,为两个普通的乐高齿轮：左边是8齿齿轮，右边是24齿齿轮。齿轮的最重要属性就是它的齿数。齿轮是根据齿数分类的：它的英文缩写就代表它的名字，例如24齿的齿轮可以表示为24t 。 （下图左24T，右8T）
               
                  
        回到例子中，我们使用了8齿和24齿的两个齿轮，分别固定在一根轴上（如上图）。两轴与一带孔梁相配合，两孔间距两个乐高单位（一个乐高单位就相当于相邻两孔间距），现在一手拿住梁，另一手轻轻地转动其中一根轴，注意到的4个特点如下：
1：当转动其中一根轴时，另一轴也同时转动，因此，齿轮的基本属性就是可以将运动从一根轴传到其它轴上。
2：是你不需要用很大的力去转动它们，因为齿轮间配合相当紧凑，摩擦力很小，这也是乐高工艺系统大特性之一：部件之间配合精度高。
3：是两根轴反向转动：一个顺时针，一个逆时针。
4：也是最重要的特性，就是两根轴的旋转速度不同。当转动8齿齿轮时，24齿齿轮转动得很慢；而24齿的齿轮转动时，8齿齿轮转动得很快。

本帖最后由 dion_tang 于 2012-5-5 21:31 编辑

加速和减速传动
        在上面的例子中，我们先转动大齿轮（24齿），它的每一个齿都与8齿的两个齿啮合的很好。当转动24齿，每一次在齿轮的接触面一个新齿取代前一个齿时，8齿也刚好转过一个齿，因此，大齿轮转过8个齿（24齿的齿轮）就可以让小齿轮转过一圈（360度）。当大齿轮再转过8个齿时，小齿轮又转了一圈。在你转动24齿齿轮的最后8个齿时，8齿齿轮转过第三圈。这也是两轴产生不同速度的原因：24齿齿轮转动一圈，8齿齿轮转动了三圈！我们用两个齿轮齿数之比来表示两者的关系：24比8。经过简化，得到3:1。从数字来看，24齿齿轮1转就相当与8齿齿轮的3转。
        由此，我们得到一种加速的方法（从技术角度来将应称为角速度，而不是速度）。这时候你可能会想到在竞速小车上使用巨大的传动比。遗憾的是，在力学中有得必有失，获得了速度，同时就减少了扭矩，简单的说，就是在力量上的损失会转化为速度——速度越快，扭矩就越小。比率也相同：如果获得了三倍的角速度，你的扭矩会减小到原来的1/3。

齿轮有一个有趣的特性：
        扭矩与速度成反比。扭矩大，速度慢。扭矩小，速度快。
        扭矩和速度的转换是对称的，你可以将扭矩转换成速度，反之亦然。当系统增加速度而减小扭矩时，我们称为加速，反之我们称为减速。

技巧与提示：
什么是扭矩？
        当你用扳手转动螺钉上的螺母时，即产生扭矩。扳手动时，螺母产生抵阻力，你握手柄的地方离螺母越远，你需要施加的力就越小。实际上，力矩是两个参数的乘积：距离和力。增加其中一个量，就可以增加扭矩。力矩的度量单位就是力的单位和距离的单位，国际单位表示为牛顿米（Nm）或者是牛顿厘米（Ncm）。如果熟悉杠杆，你会认识到它们之间的相似性。对于杠杆，合力的大小依赖施力点和支点的距离，距离越大，力就越大。你可以把齿轮当作杠杆，它的支点就在轴上，施力点在齿轮的齿上，将同样的力施加到更大的齿轮上，扭矩就增加了。

         什么时候应当加速或减速传动，经验会告诉你。总的来说，减速传动用的比加速传动要多，因为马达会产生很高的速度，但扭矩很小。在多数时候，常减小速度来提高扭矩，让小车能爬上斜坡，或者让机器人的手臂举起物体。在你不需要大扭矩时，可以减小速度来精确定位。
                     
       力学中能量转换是有损耗的。在上面的例子中，它的损耗是由摩擦力引起的，尽管摩擦力是无法避免的，但我们应尽量减小摩擦力，因为摩擦力在转换过程中会抵消一部分扭矩。

上面2个帖子补充了一些知识点

本帖最后由 dion_tang 于 2012-5-5 21:54 编辑

名词解释：
扭矩在物理学中就是力矩的大小，等于力和力臂的乘积，国际单位是牛米Nm.

举例说明（帮助理解扭矩概念）
　　以小齿轮带动大齿轮，假设小齿轮的齿数为15齿，大齿轮的齿数为45齿。
       当小齿轮以3000rpm(每分种转数)的转速旋转，而扭矩为20kgm时，传递至大齿轮的转速便降低了1/3（小齿轮转3圈，大齿轮才转一圈），变成1000rpm；但是扭矩反而放大三倍，成为60kgm。这就是引擎扭矩经由变速箱可降低转速并放大扭矩的基本原理。

挫作来了
---作品：五十川弹力小车
                                                         用具：乐高科技系的砖、橡皮筋（小女孩用的）
---把轮鼓上的橡胶圈除去---减少摩擦力


---用了6个齿轮，一小二中三大。五十川的用的那个最大的齿，没有准备淘些回来。
----一个回力最好记录能跑上个13、14cm。改进余地很大哈。

作品缺陷如下：
------1.齿轮不能作个这压杆头，会被压下。
                                                           2.支架不稳固，由于橡筋的拉力，已经内弯。
                                                           3.红色活动齿，缺少挡件，无法自动回位
                                                           4.齿轮比，可以改进，提高转速。
                                                           5.改进目标，减重的同时提高转速。

挫作来了
---作品：五十川弹力小车
                                                         用具：乐高科技系的砖、橡皮筋（小女孩用的）
---把轮鼓上的橡胶圈除去---减少摩擦力


---用了6个齿轮，一小二中三大。五十川的用的那个最大的齿，没有准备淘些回来。
----一个回力最好记录能跑上个13、14cm。改进余地很大哈。

作品缺陷如下：
------1.齿轮不能作个这压杆头，会被压下。
                                                           2.支架不稳固，由于橡筋的拉力，已经内弯。
                                                           3.红色活动齿，缺少挡件，无法自动回位
                                                           4.齿轮比，可以改进，提高转速。
                                                           5.改进目标，减重的同时提高转速。

这些课程是楼主自己编的吗，我也有这本书，但是没教程

楼主厉害哦

真想开始认真学习呀。

楼主，太强了，请教个问题你用什么lego系列完成五十川的作品的，俺现在刚入门，买了9656和散装小件，打算在入一些，给点儿推荐呀！

这个对3-4岁的宝宝有点难哎！

各位版主实习版主，扭距是高中物理的知识，还是大学某个课程的概念，我怎么一点印象也没有了，（爸爸们别笑我哦！）你们和六岁左右的宝宝也解释这概念吗？还是只要拼得成就可以了

这是2岁娃玩的吗？！

本帖最后由 dion_tang 于 2012-5-25 10:13 编辑

补齐零件后
昨晚再次试做弹力小车


如图所示已经对上次作品进行了修正
1.齿轮不能作个这压杆头，会被压下。---找了个装饰件
2.支架不稳固，由于橡筋的拉力，已经内弯。---加了个横档
3.红色活动齿，缺少挡件，无法自动回位。---选择更长的横杆并加了个档件
4.齿轮比，可以改进，提高转速。---用新淘的大齿代替
5.改进目标，减重的同时提高转速。---重量没减，但转速已经提高。由于轮径较小，一次做功，大约能跑两个车身长

版版把你那个五十川的再发一下吧。

一定要学习，辛苦了

呵呵呵，扭矩是大学材料力学的课程，小孩子能懂不？

受不了了，楼主你们太强了，一个玩的东西研究的这么深，膜拜

我家儿子告诉我大齿轮带动小齿轮是增速，小齿轮带动大齿轮是减速

最近想买一套乐高给孩子启蒙啊，实在看晕了，您能帮推荐一款么，男孩子

我看了您推荐的5649啊，国内没货，海淘不会，价位差的很多么和国内

绝对的高玩

楼主，这个要有些基础的孩子才能上 7岁左右