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150726_骑单车

2015-12-25  EasyBot

日常琐事藏玄机,处处留意便是学;如灵犀变巧通,诸葛孔明就是你考验自己一下,可认得上图左右边分别是什么?这里先介绍上图左边照片里是什么,这些是三国时代被诸葛亮用火攻所打败的藤甲军。这个没见过也听说过吧!至于上图右边照片里是什么,这应该很少人见过,就留在后头介绍了。当南王孟获六次败于诸葛亮,之后获释回山并请出乌戈国藤甲军助阵。起先势如破竹锐不可挡,形势是「蜀兵以弩箭射到藤甲之上,皆不能透,俱落于地;刀砍鎗刺,亦不能入。」。然而万物都有其金木水火土相生相克的地方,尤其是油特别怕火,恰恰制造藤甲与有油关。诸葛亮说:「吾闻利于水者必不利于火。藤甲虽刀箭不能入,乃油浸之物,见火必着。蛮兵如此顽皮,非火攻,安能取胜?」油浸藤甲,成事在油,败事也在油。诸葛亮于是改采火攻,终于大胜藤甲军。从这起大战藤甲军,可看出诸葛孔明有特别聪明的地方吗?应该没有吧,孔明因为处处留意,才得以发现藤甲的秘密与罩门,"处处留意便是学"正是孔明高明之处,值得学习。其实生活中有许多机构应用的好材料,只要我们处处留意,便能学到许多知识,例如本系列博文【摇头电风扇】、【投币式摇摇马】无不师法于生活中的机构应用,本次博文也不例外,将要介绍脚踏车,噢!不对,应是介绍单腿骑单车的机构探讨。

单腿骑单车的曲柄摇杆机构示意图  

在我们的生活上,有许多实用的机器和器具,这些发明从古自今都带给人们诸多便利,然而用惯了的东西常会被认为理所当然,反而对该发明背后的机理视而不见,我们可曾想过这些东西是怎么运作的吗?相信这个问题很少人会去探索它,这些东西不可能平白无故就出现,他们都是靠着许多科学家和发明家,凭着过人知识和专业技术不断改进与尝试下研发出来的。这里就举个生活上典型例子并加以讨论,我们可以在生活中常常看到脚踏车的倩影,以前脚踏车算是重要的个人交通工具,现在大多转变成为休闲用品了,时代变化还真的大。假如对脚踏车多留意的话,除了屁股腾空踩骑、或其它不确定因素以外,如果只是单纯坐稳骑着脚踏车安稳地上路,或许能够发现,我们单腿踩骑脚踏车的肢体活动,再连同脚踏车部分车架构件一起考虑,会突然发现单腿骑单车是个曲柄摇杆机构,正如右图所示那样,其中脚踏板为曲柄AB,小腿为连杆BC,大腿为摇杆CD,DA车架则为机架,虽这与【磕头机】所采用的机构设计是一模一样的,然而本次博文这款新车可说是前一次的改良版。当我们脚掌踩踏带动脚踏板曲柄以角速度绕着左下A支轴做逆时针整周回转时,会传递运动给假想的铰链B一起的小腿连杆并摇动在假想D支轴上的大腿,这个大腿就形成会上下摆动的CD摇杆。经由曲柄摇杆结构的学理分析,很容易地发现,这还真是有意思,虽然骑单车的动作外表看起来十分复杂,其实他的机械结构还是蛮简单的,不是吗?

就让曲柄摇杆机构引领我们,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曲柄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。以下就是创新智造出来具有曲柄摇杆机构的新款机构动力车。

保有曲柄摇杆机构特色尚处于待命状态的新款机构动力车 

上图是运用曲柄摇杆机构特色设计而成的新款机构动力车,请注意,这台的动力灰色中齿轮是安排在前轮轴上,因此是一台前轮驱动车,而方框骨架中的黄色中齿轮,正是曲柄摇杆机构里的曲柄角色,它铰链了一个五孔连杆,这就相当于曲柄摇杆机构里的小腿连杆,它则铰链一个中连杆,也就是曲柄摇杆机构里的大腿摇杆,其支架就设在方框骨架中,大腿摇杆尾端刚好当卡榫,并卡住了前轮轴上的中齿轮,这样就形成处于待命状态的情况,另外这里已经为黄色中齿轮外加一支重力卡榫式棘轮杆件,以防止曲柄在行进间的逆转动作。经前述如此分析,可见前面所列的单腿骑单车的曲柄摇杆机构示意图,正好就是新款机构动力车的机构图,也请不要忘了,曲柄是主动件,换句话说,黄色中齿轮就是主动件,也是充当本动力车的触发角色,因此,顺转黄色中齿轮会起得曲柄作用,虽然我们在整个曲柄触发连动行程中只要完成了约八分之一圆周运动,藉由曲柄摇杆机构的转向机制,就能起得了摆动大腿摇杆作用,使得大腿摇杆往下一沉,这就松开了卡榫,实际情况就如下图所示。此时卡榫脱离了前轮轴上灰色中齿轮的齿牙,进而抛开束缚,现在已松动前轮轴上的中齿轮了,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。

保有曲柄摇杆机构特色已触发启动的新款机构动力车

这里要介绍本博文头张图右边画里是什么,那是迦太基名将汉尼拔率领大象大军翻越阿尔卑斯山的图像。古代非洲北部曾经有一个非常著名的国家叫迦太基帝国。后来,这个帝国由于利害冲突,和地中海北岸的罗马帝国发生了多次战争。公元前218年,迦太基名将汉尼拔马奉命远征罗马帝国,与罗马的战争一触即发,汉尼拔深深知道,自己的队伍根本无法与兵强马壮的罗马帝国军队相提并论,为了能够击败罗马,战略上必须出其不意。汉尼拔定下了大胆离奇的方案,要翻越阿尔卑斯山奇袭罗马。于是他统率大象大军绕道西班牙和法国,在10月底翻越积雪的阿尔卑斯山。因为汉尼拔缺乏积雪和雪崩的起码常识,他的部队在阿尔卑斯山上被雪崩打得晕头转向,损失惨重。或许大家都认为等清雪完毕,就可以继续前进,不,实际上雪崩会连带冲击落石。等汉尼拔军队清雪后,果然有许多大落石挡在路上,部队根本无法动弹。所幸想来汉尼拔平时生活都有处处留意习惯,于是他知道当水凝结成冰时会膨胀的自然现象,正所谓日常琐事藏玄机,处处留意便是学。现在这个生活小知识刚好可以派上用场,于是叫士兵深入凿孔岩石并注水于缝隙中,随着天寒使水结冰,体积加大后撑破岩石。就这样又克服了另一道难题,军队得以秘密推进,但大战还没有正式展开,大象却死伤惨重,最终因奇袭效果与汉尼拔领导有方,使罗马遭受惨重打击。

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