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150713_摇头电风扇

2015-12-22  EasyBot

小时候生活在没有冷气的时代里,天热时,能吹上一回电风扇是多么快意的事儿。由于电风扇稀少,当要吹时,会发现电风扇前都有许多亲朋好友早已在场,然而却不用像赶火车抢位置,只要启动电风扇的摇头功能,在摇头电风扇四处送风之下,等着等着就会轮到自己吹到风了,但不一会儿,它又向别人吹风去了。若把这个当情人就不靠谱,一会儿让你高兴,下一会儿就让你愁,所幸不是,也不会是。老派摇头电风扇现在已经很难见到了,然而它却尚未被淘汰,除了一些复古作品不谈,如果到一家小本经营的小吃店,由于装冷气伤本耗电,基本上是改用挂壁式摇头电风扇给上门客户吹凉风,当然就会与上图所列的三种摇头电风扇有所不同,但是它们提供电风扇摇头四处送风的机械机构却是一个模样的。

电风扇摇头机构与双摇杆机构示意图

首先要特别声明,摇头电风扇并不是以曲柄摇杆机构产生摇头功能,但网络上可以查到许多科学小实验,大都是用曲柄摇杆机构来完成作品的,但那是用玩具马达,而且是绑在游梁摇杆上头让马达风扇在来回摆动,实用商品的摇头电风扇不是那么一回事。曲柄摇杆机构是四连杆机构中,以最短杆相邻的杆件为机架,并以最短杆为曲柄,细节可参阅曾经介绍过的博文【磕头机】。至于电风扇摇头所实行机构,却是双摇杆机构,在四连杆机构中,是以最短杆相对的杆件为机架,为双摇杆机构,其最短杆是作为浮杆,与机架没有任何接触。摇头电风扇的双摇杆机构,正如右图上方及左下方所示,其最短杆相当于是位在蜗轮近半径长的AB曲柄,它是封装在电风扇的机盒里跟着摆来矲去,确实是浮动的,也就是右图右下方所示的双摇杆机构示意图里的最短1号构件。当它以角速度绕着左下A支轴做整周回转时,2号构件与4号构件经运动传递会让这两个构件跟随来回摆动的,因此就成了双摇杆现象,这是这个机械机构在运动上的主要特征,所以,此机构特称为双摇杆机构。右图所示内容都可以相互参照,所用的符号是一致的,非常值得细细品味。经由双摇杆结构的学理分析,可以发现,摇头电风扇是实行双摇杆结构,并明确指出它不是用曲柄摇杆结构,主要是个别特征要抓牢,其实并非十分复杂。

就让双摇杆机构引领我们,顺着中国高铁的引进消化吸收再创新的心法,共同一起动手操作积木。首先,从零开始思考,机构动力车在车轮、平台、动力三方面,由于有着相同平台化的底盘骨架,除了轮子不用重新发明,底盘骨架平台也不用再重新发明,就只剩下动力单方面着眼进行设计,这样就可以快速有效地把双摇杆机构设计安装在新款车的框架里,这也是机构动力车集团军能够经济有效创新智造的奥秘,当然还要经过多番的尝试与犯错。这里已经直接用智高灰色曲柄积木充当双摇杆机构里最短的1号构件,它是浮杆,与机架没有任何接触,但这里它不是主动件,另以2号构件当主动件,以此连杆组件当作尾部触发角色,以下就是创新智造出来具有双摇杆机构的新款机构动力车。

保有双摇杆机构特色尚处于待命状态的新款机构动力车

上图是运用双摇杆机构特色设计而成的新款机构动力车,这台的动力灰色中齿轮是安排在后轮轴上,因此是一台后轮驱动车。我们采用智高黑色连杆充当双摇杆机构里的2号连杆,也是充当本动力车的触发角色,它则铰链一个灰色曲柄积木,也就是双摇杆机构里的1号曲柄,它是浮杆,与方框骨架没有任何接触,紧接着这个曲柄铰链一个灰色连杆充当4号摇杆,它在上图呈倾斜状,其尾端刚好当卡榫,并卡住了后轮轴上的中齿轮,这样就形成处于待命状态的情况。经前述如此分析,可见前面原本所列的双摇杆机构示意图,正好就是新款机构动力车的机构图,也请不要忘了,2号连杆是主动件,换句话说,黑色连杆就是主动件,也是充当本动力车的触发角色,因此,向下戳一下黑色连杆尾端会起得杠杆作用,并藉由双摇杆机构的转向机制,就能起得了摆动4号摇杆作用,使得该摇杆往上一提,这就松开了卡榫,实际情况就如下图所示。此时卡榫脱离了后轮轴上灰色中齿轮的齿牙,进而抛开束缚,现在已松动后轮轴上的中齿轮了,说时迟那时快,储能立马转换成为快速运转的动力,只见,机构动力车像一只脱缰之马往前奔驰。

保有双摇杆机构特色已触发启动的新款机构动力车

教学上常见的不借镜反思,几乎一样机构的东西,生活上还真不少,或许该给个机会,让学员自行创建一种类似机构的玩意儿吧!例如,在网络上可以查到许多科学小实验是用曲柄摇杆机构来完成作品的,但那是用玩具马达,而且是绑在游梁摇杆上头让马达风扇在来回摆动,这样对吗?明明真实生活中的摇头电风扇不是曲柄摇杆机构,而是双摇杆机构,但就是不加以借镜。便宜行事,或许有商业时效及成本考虑,反正都有在教,小孩还是有学到东西,这是最重要的。这样说是没错,然而,如果不是借镜实际情况自行创建一种类似机构,连模仿都懒得模仿,随便搞一个就交差了事,那观念的误导,谁来负责导正呢?

学习上常需要模仿的借镜手法,多做练习自然熟能生巧,难道在机构动力车的创作上不需要吗?答案肯定也需要,可以说,几乎面对任何问题时,模仿的借镜手法,都不失为一种值得学习的手法之一。多多练习借镜手法,让学习心得加以扩张,希望能达到举一反三的境界。我们回头看这辆保有双摇杆机构特色的新款机构动力车,这里将示范如何模仿这台车的机构设计,并借镜创作设计出新款橡皮筋枪,这时,相对运动观念就派上用场了。

借镜延用双摇杆机构动力车所创新设计的橡皮筋枪

上图就是借镜双摇杆机构动力车的活用实际案例,进而创新设计出一款连杆式橡皮筋枪,以下将会论述此借镜创作手法的逻辑思考过程。原本皮筋车经触发启动后,橡皮筋是跟着皮筋车一起运动,若以相对运动观念来看,当我们并没有将橡皮筋固接于皮筋车上,此时皮筋车经触发启动后,如果皮筋车不能动,那么橡皮筋就会射出去,因此,将每台动力车倒反过来,车平台就成了一个发射台,棘轮变身成牙,可用橡皮筋一头挂上车头,另一头再拴在牙上并倒转棘轮上紧发条,这样就成了橡皮筋枪,上图就是这个借镜双摇杆机构动力车的创作手法实际案例。这显然不同于博文【肘节与秦弩】里所提及的弩机机构,当然可以用这支连杆式橡皮筋枪作为基础,它还有改良空间,至于要如何进行改良,如何改造成秦弩的弩机机构,这就留给读者一个自由想象的思考空间。笔者也进行了多次改良,这些改造实作照片就先卖个关子不放进来了,等时机妥当自当公布。

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