一定要說的是:
這種螺旋齒叫蝸杆,
基於它而形成的結構是蝸輪,不是渦輪!
蝸輪是一種降低速度,高扭矩的齒輪結構,
而渦輪是一種類似風扇的構造,是發動機的一部分,主要作用是增加動力。
一字差,原理用途可是完全不一樣的! 千萬別用混了。
我們來看看利用樂高科技元件,如何構造一個簡單的蝸輪裝置。
動手搭建
先簡單描述一下蝸輪,它的傳動比基本上是 "從動齒輪數" :1,也就是說蝸杆轉一圈,從動齒輪轉一個齒,所以他是一種高扭矩輸出的齒輪裝置。
蝸杆和一個圓形齒輪嚙合,就可以構建一個最簡單的蝸輪。我們可以看到如下這些基本的小部件:
左側紅色的就是齒輪部分,右側黃色和藍色結合是底座,前面藍色的就是蝸杆部分。這些都是利用插銷,軸和基本連接杆構建。也是蝸輪的核心部分。而這三部分露出來的黑色和紅色的插銷,就是用於彼此連接,牢固結構的。
仔細觀察,會發現在底座藍色的連杆下面有灰色的小套管,這是為了讓底座和蝸杆的兩個藍色連杆達到同一水平高度,以保證齒輪部分的水平。這裡不得不說樂高零件的豐富和細緻,每一個零件顆粒都可以用其他顆粒來修正或替代。
首先,我們把蝸杆部分插入底座中,如下圖。然而我們發現,這個不叫插入,只是放入,兩部分完全沒有結合點,非常鬆散,但是不要著急,主要的結合部分就是齒輪的那兩個紅色連杆。
我們把紅色連杆的兩個插孔,分別插入底座和蝸杆部分預留的一黑,一紅兩個插銷中,兩端都插好,如下圖。上面和側面都可以看到插入的紅色連杆,將底座和蝸杆以及齒輪緊緊合為一體。
這樣的交叉結合,完全可以抵抗齒輪和蝸杆轉動時產生的離心力。當然如果就這樣搭建大家會發現,蝸杆的部分還是不牢固的。回想結構圖,底座藍色部分是個四孔的連接杆,這個四孔就是用來固定動力來源部分的,當然可以手動或用電動機,加上固定插銷,一個完整的蝸輪減速裝置就完成了。
試驗階段
來個大號電動機,來兩支手臂,加點小尾巴,我把他改造成了一個小爬蟲,就像這樣,看起來好像有鼻子有眼的。
來吧,動起來吧,看到蝸杆空間傳動的效果,水平轉動,帶動齒輪垂直轉動,同時也可以體會到這個蝸輪裝置的減速效果。我用的是XL大號的電機,輸出功率很高,但是看到綠色的「手臂」轉的還是比較慢的了。
平地爬行頗具喜感,這一步一跟頭的,蹣跚學步中。
嘿哈,我要一步一步往上爬,手不夠用,我還有下巴頜,爬呀爬……
蝸杆還有很多其他用處,以後可以慢慢說。但最後還是要強調,基於蝸杆構建的減速裝置叫蝸輪,不是渦輪,雖一字之差,但二者概念,原理和用途都是完全不同的,是不能混淆的。我看過有推文寫「渦輪」,這個不知道是筆誤還是概念混淆了,所以大家要明確二者的區別。
作者並非機械物理學科班出身,如有機械原理上的誤解,還請各位指正修改,不勝感激,但願沒有誤人子弟。