逆行风车在线视频

大家好

欢迎来到创客培养课堂

那么今天的话呢

我们要做一个很有创意的作品

就是什么呢

叫逆行风车

这个装置的话呢

它可以在风力作用下逆着风前进

我们知道的话呢

一般的物体在风力的作用下顺风而跑

或者有的时候不动

这都是可以理解的

但是能够逆着风而前进的话呢

这要专门考虑一下了

首先的话我们可以

先给大家看一个已经做好的装置

我给大家演示一下

然后我们把它稍微解释一下之后

我们把的它图画出来

然后就切割

在现场就拼装一个

首先我们来看看这个就是已经做好一个装置

给大家看一看

首先它包括几个部分

一个是叶片

注意叶片的话

也是由我们的木头来做出来的

然后的这里面有个转向装置

就是这个叶片是这样沿这个轴转动的

怎么变成绕这个轴转呢

通过这样一个米字型的齿轮

就是伸出来很多爪子的齿轮来实现

大家注意在工业中的话呢

是用锥形的齿轮实现的

它那个一个锥形的齿轮

两个锥形齿轮合在一起可以把那个

转动轴的方向加以改变

但是在我们这儿的话呢

出于我们用激光切割的一个需求

我们切的都是平面的齿轮

所以的话呢

我们特意设计了这样一个装置

大家看看

就这种齿轮的话呢

可以把这个方向转动变成这个方向转动

其次的话呢我们再设置一些齿轮

这些齿轮的话呢注意是每个轴上面的话呢

大齿轮小齿轮

通过这样的方式的话呢

把它转速加以改变

那么下面我们来看看这个问题的核心在哪呢

就是当我们吹的时候

比如风吹的时候叶片会转动起来

当然它齿轮就会转

关键是我们要通过设计

让后面这个轮子变成主动轮

让它产生的摩擦力是向前的

那么下面我们先吹一下看看

看效果再来解释

首先的话呢我们来吹它

我们看到的话呢

它走的还挺快的

还挺灵敏 因为我们正常的

吹的时候我们这个力并不是很大

我们再来看看

我们看到的话呢

它的确就是逆着风走起来了

注意看它里面是没有任何的电池

电动机的

所以它完全是靠风力前进的

那么下面就是关键在于

我们怎么样设计

让它后面的齿轮方向转的时候

是这样转能够产生向下摩擦力呢

也就说我们设计适当的齿轮组

我们可以知道如果是第一级齿轮的话呢

我们吹的时候

比如这样一吹

它转的方向是反的

所以的话我们变成两级

两级的话呢

但是它可能动力还不够

所以我们变成三级

三级的话方向又反

变成四级

所以偶数级的话是能够前进

奇数级的话是后退的

下面一个问题就说

如果偶数级是能前进的话

为什么不是两级而是四级

或者说为什么不是搞六级呢

那么看一下

我们通过适当的设计的话呢

让它每一级的话呢

是大齿轮和小齿轮相连接

那么这样做的目的是让它减速

那么为什么减速就能有效果呢

大家也许可能有人开过汽车

或者有人坐过汽车

我不知道你是否注意到

我们汽车

之后的话它的功率是给定的

当你要上坡的时候的话呢

你会注意到大部分司机要减速

为什么会有这样一个现象呢

其实它功率基本上是给定的

当它上坡的时候需要更大一个摩擦力

或者需要更大的动力

通过减速来增加动力

因为我们有公式

就功是等于力乘以位移

功率单位时间内功的话 功率 功率等于什么呢

等于力乘以速度

所以通过减少速度把力增加

我们通过齿轮的话呢

就是说让它减速

为了证明这一点的话呢

我们来看一下

我们做个标记

比如说我们在这儿做一个红色的标记

我们吹的时候的话呢

这个一转这个也会动

你会觉得这个转很多圈

这个才转一圈

我们看看

看到没有

这个转可能好几十圈了

这个才转一圈

因此的话呢

通过减速把力放大

因此这个小小的装置

里面蕴含了很多科学道理

就是首先利用这个装置的话呢

把方向改变

把转折方向改变

其次的话呢通过齿轮组的话呢

把速度降低

把力增加

另外再考虑的话呢

它是奇数的话是后退

双数是前进

所以的话做成四级

那为什么不做成六级八级呢

因为做了更多之后的话呢

当然它更能前进

但是它工艺更复杂了

做的东西部件多了之后更复杂

所以的话

我们在能够保证前进的情况下呢

做到四级那就比较合适了

好 这是它的基本原理

其次的话像上面装一些东西是为了美观

这都不是必须的

这得拆下来 所以就可以了

这就是他最核心的部件

那么下面的话呢

我们结合我们设计图来说一下

这里面齿轮怎么设计

以及这里孔怎么打 比如这个距离怎么打

我们稍微来解释一下

好 下面的话

我们来结合我们图来说一下

它怎么设计

以及中间一些技巧

那么整个已经设计好的图

那么它分为两个大块

我们考虑到做的时候话

在一个木板上做方便携带

所以的话把它分成两块

那么下面我们从第一块来看看

在这一块里面的话呢有车身

这一部分是车身

然后的话下面是对称的也是车身

那么这个比较好设计

比较方方正正的

关键是这里面孔怎么打呢

等会儿我们结合齿轮的尺寸来定孔的尺寸

其次这里面这是连接部件这都比较简单

好 这里面难的是什么呢

是齿轮 比如说这个是齿轮

这个是怎么做出来的呢

大家注意在AutoCAD里面的话

本身是没有画齿轮这个模块的

所以的话呢

自己画的话呢那是很复杂的

因为真正齿轮做的时候是有很多要求的

要做成每个齿的话是渐开线

所以的话是有很多的具体要求

因此的话我们用一些其它软件把它齿轮做好

然后再把它传进来

那么比如说在我这里面的话呢

我们用是CEXI那个软件

CAXI那个软件

在那里面的话你只要输入齿的个数

以及你的半径

它就自动把这个齿生成了

其次的话呢

我们还有一个转向的齿轮

这个米字型齿轮

或者叫米字型齿轮吧

这个齿轮的话呢

注意这是可以自己设计出来的

我们下面的话呢

就以这个齿轮为例

我们看看怎么设计啊

我们设计的时候话呢

不完全按照他这个齿轮

我们只是演示一个示意图

如说我们用红色来设计

好 我们利用一些功能就是什么呢

首先我们把它稍微处理一下

就是把它修剪一下

倒个角，把角倒一下

好 倒完之后的话呢

下面我们做什么工作呢

我们要做一个叫阵列功能

这个阵列的话呢是环形阵列

我们以它的圆心作为圆心

然后的话呢输入一个

我们准备输入比如说你九个八个都可以

比如说我们输入10个吧

那么角度的话360度除以10

所以36度

好 那么做完之后的话呢

看看效果不是我们要的

我们再重新看看数目

OK 观察角度 36度 OK

觉得行的话

就end键退出

好了 我们基本上做好

然后下面的话呢

我们把它稍微处理一下

把它解散

然后注意里面还要有剪切功能

把这个剪掉它

否则它会切断的

好 这么一来的话呢

我们就很快把我们所需要齿轮做好了

那么中间的话呢再把打孔很简单

放这儿

比如说你这个地方准备是用你的金属丝穿进去

你的直径是多少

然后我们考虑到

切割的时候会稍微消耗一点点木材

所以的话我们孔比金属孔的话呢

稍微小那么0.2到0.3

一个经验

比如随便输一个值就可以了

OK 我们就把这个齿好了

那么这是一个例子

但是通过这个例子看出什么呢

它的每一个部件实际上并不是很难

那么这里面难的就是什么呢

齿轮

齿轮的话呢

刚才说了可以借助别的软件做出来

所以整个这一块我们很快就会把它做好

那么再看下一块

下一块的话呢

里面有一些叶片的问题

这个叶片的话呢

做成什么样的会比较合适呢

大家看看这个叶片

我们这里面设计的时候有一个技巧

就是这个叶片通过适当的设计

把它卡在一起

它切的角度是可以定的

怎么定呢

在这个地方定注意看

在这个地方

我们在这个地方设计的时候的话呢

把这个角度设计好

未来的话呢我们拼的时候

这个角度倾斜就表示我们叶片的倾斜

我们知道就说

我们的叶片设计怎么设计呢

注意这个小技巧啊

就是说这里面有一个倾斜的角

这个角的话在图上的话

就这个地方

就这个地方

我们把这个地方设计好

这个角是可以自己调的

比如说假设你觉得这个角度不合适

你可以旋转它

你可以转这个角度

当然我们根据经验的话呢

就定这样一个角度

大概20多度的样子

好了 这个定完之后的话呢

下面还有小技巧

就是你注意到我们小的这个齿轮

中间都打了一个孔

中间为什么打这个孔呢

那是因为

我们希望的话

就说小齿轮和大齿轮结合时候的话呢

两片对一片

这样的话万一

我们装的时候稍微有点偏的话呢

它能够两片对一片嘛

它就总容易对准

所以的话你看我们实际的情况就说

两片小齿轮对准一个大齿轮

所以这是考虑在装的时候

你稍微偏一点点的话没关系

好 这样一来的话呢

我们需要在上面挖个孔之后

再做一个这个东西

这个地方这些小片干什么用呢

就是我们两片齿合在一起的时候

用这个小片塞进去

它就可以把它变成一个整体

好了

利用这样的一些设计技巧的话呢

我们很容易就把整个装置设计好了

那么下面注意的是这个孔怎么定呢

这里面需要注意

需要一点齿轮的知识

就是说我们的齿轮的话呢

我们可以来定义一个叫节圆

就是我们画个示意图

我们做个圆

这个圆的话呢

你可以到这个位置

到顶部这是一个圆

你也可以再做一个圆到它的根部

一个圆 那么这两个圆有了之后的话呢

我们通常可以取它的中间的位置

那个位置的话我们叫节圆

但是这是近似的做法

如果在机械上面的话会有严格一个定义

那么我们找到中间一个位置

也就说我们未来两个圆的话呢

会在这个节圆地方的话呢

相啮合

用这个节圆表示这个齿轮

好 这样一来的话呢

就说未来我们用两个圆来表示齿轮

我们后面画出来

我们把这个拷一下

把这个节圆拷一下

我们把它放到旁边来看一看

好 这就是一个圆

那么另外一个的话呢

可能要啮合

所以是节圆要挨在一起

我们把它复制一下

我们把两个圆的节圆画出来了

它们两个是挨着一起的

相切的

大家注意用节圆表示这个齿轮

那么这时候的话呢

如果它相切之后的话呢

它两个轴本身的话呢就定下来了

所以我们的轴距的话呢

在车上开轴距的话

就是按这两个圆的位置在定

所以你把它的距离

定下来就可以了

这样定一下它的距离

也就说我们距离是这么长

把这个拷过去就可以了

所以我们整个里面的技巧要注意就是说

第一就是你的齿轮做的时候

用外面齿做出来

第二的话这个齿轮之间间距

是利用它的就说节线

利用它的节圆定下来的

其次的话呢我们叶片设计的时候有一个技巧

是有一个倾斜角度

这个倾斜角度的话可以根据经验来定下来

在我们这儿大概20多度样子

好 下面的话我们把它存盘

然后去切割

然后现场拼一个看看效果

好 下面的话呢

我们准备切割

这个零部件比较多

所以时间稍微长一点

可能需要几分钟时间

把它定位一下

好 定位好之后

下面就直接切割了

好

已经把它切完了

下面把它取出来看一下

这两片的话呢

我们等会儿去把它拆下来之后

拼装出来

我们现场拼一个逆行风车

好了 我们已经拼好了

下面的话

把它拆下来之后

来组装成我们的小车

我们下面把它全部把它抠下来

我们会得到一大堆小零部件

但是我们等会儿慢慢就把它

拼成一个有序的一个整体

好 那么下面的话

我们把另外一片把它拆下来

这个里面有车身

然后还有一些齿轮

我们在这个齿轮切的时候话呢

它切完之后稍微用点力一推就下来

注意垂直用力就可以了

好这是元件部件

如果没有一个组装图

你面对这样一大堆的零部件肯定会很头痛

好在我们是设计者

所以知道它每一步应该怎么做

OK 这一大堆东西该怎么做呢

通常我是建议我们先把它的叶片做起来

这个叶片先做起来

所以我们把叶片这几片把它找到

好 这样几个放到一起

我们注意它怎么拼啊

就是首先的话我们注意它是成对的

就是说一个凸的

一个凹的

这么放到一起

然后的话呢

把它叶片装起来

我们来装一个试试看

对准

因为我们设计的时候是考虑到尺寸的

以它基本上是很严丝合缝的就把它搞好了

好了

第一个叶片就做好了

那么类似的话呢

我们把其它几个叶片也把它这么做好了

需要注意的是每个叶片方向要一致

否则的话吹的时候就不对了

就会互相抵消掉

所以我们全部做成一致的方向

所以这个设计中的技巧

大家可以从这里面做借鉴

就是我们怎么设计一个东西

让它变的能够相互啮合在一起很紧凑

这是一个设计中的技巧

如果进不去的话

可以在桌上面稍微用一点力压一下

这样压完之后的话呢

从这边看的话就三分之一都进去了

然后下面是另外一遍

也是这么对准

然后把它挤进去

挤的时候一个技巧

就是把它斜着装进去

这样的话好装一点

先斜着先进一边

然后再进另外一边

再进第三边

你会听着声音响

就是表示已经挤进去了

好 装完之后放在这儿压一下

好 看见没有

这样叶片就做好了

做好了之后下一步

就是用我们这个铁轴把它穿进去

我们设计的时候这个孔

是比铁轴稍微小一点点

所以的话要用力挤进去

我们可以借这个东西推一下

用点力气 然后挤到这边之后

把这边孔也把它穿进去就可以了

OK 好 这样的话就把它穿进去了

那么下一步的话呢

我们可以参照这样一个过程就是说

首先把一个垫片放这儿

这个垫片的话呢

我们参照这边设计的话呢

可以把它立起来看

好 先把它搞进去

好 它是可以变形的

所以的话这儿比较紧

然后的话把一个有孔的穿进来

再把一个有孔的穿进来

再把垫片穿进来

好 这样一来的话呢

未来这两个地方和车身一接就可以了

那么上面的话做什么呢

因为根据我们设计的话呢

就把这个把我们转向的齿轮装上去

为什么要加垫片呢

就是如果只是一个这个放在上面的话呢

它那个孔啊

有的时候容易打滑

它多了几个垫片之后的话

相互垫片之间摩擦力的话使它不容易打滑

所以这个就是设计中的技巧

把它挤紧一点

就如果真的打滑的话呢

倒也没办法

就是说可以滴点胶水也可以解决

但是我们通过设计的话呢

比较有经验 它比较紧

所以就不会打滑

好了 这样的话

就说螺旋桨这一带已经做好了

下面的话呢

可以把它和我们这个类似的把它串上去

我们先把这个先串上

然后的话把它对应的处理一下

这部分做好了

下面的话呢

我们准备做第一级的传动的齿轮

好

下面我们做第一级的转动齿轮

就是先把这个转向的找上

垫片 然后两个小齿轮以及一个垫片

那么我们先把这个小齿轮放在一起来

就是设计好的

就是正好放进来的

这样就变成两片在一起了

那么下面找一个轴

我们把它装进来

装的时候的话呢

把这个垫片先装进去

好了

如果按照我们这个设计的话呢

这边再装个垫片

第一级就好了

做完之后的话呢

我们稍微需要调整一下它的位置

左右的位置调一下

我们可以参照已经做好的

但是如果没有用做好的话呢

实际中调也可以

基本可以

我们放这儿

也就注意

让我们做好之后的话呢

这个叶片和第一级的话呢

正好可以恰在一起

我们这样可以加个垫片把它固定住

好

当我们这样转的时候

它能够转起来就OK

好 这是第一级就好了

那么下面第二级的话呢

我们把材料准备好

有个轴

有个大的齿轮

然后的话呢有两个小齿轮

那么中间有垫片

1 2 3 三个垫片

好 下面我们把它拼起来

先把这两个小齿轮装到一起

这个在设计时候的话呢

就是我们尽可能利用一些

设计中技巧 利用对称性来设计

这样的话

比如说我们这个齿轮吧

涉及到你这样放可以

这样放就不可以 这是因为它是奇数的

如果是偶数的话就没有这个问题

所以我们以后设计时候尽可能把这个考虑周全

不管你怎么放都可以

它不像金属木头捏合啮合的话摩擦力还有一点

所以的话让它有点松

让它自身对齐

第二级也做好了

第三级

那么现在做的时候你就注意到

因为我们小的齿轮是宽的

和大的相对的时候

因为我们有宽度

所以左右稍微动一点的话关系不大

所以这些为我们做拼装的时候有好处

否则的话

如果你是单片对单片的话呢

要对的特别准才行

这样我们有很多余度都在里面

OK 这样的话就做好

只要这个就转

看下面就转起来

基本上差不多成功了

然后下面的话我们就把这个齿轮装上去

当然我们现在发现多一点

因为我们轴的长度不匹配

所以用钳子剪掉它

好 我们发现这个地方稍微多出一些

这是因为我们轴的长度不匹配

实际上的话如果你在设计的时候

考虑它的轴的长度

或者你定制一些比较合适的话

就会正好 那么我们来剪一下就可以了

好 我们这样就装好了

装好之后的话

下面我们看看效果

我们下面来尝试一下

OK

这会可以了

所以的话呢我们这个装置是很精密的

在装配的时候技巧就是说

我们每一个齿轮左右之间

让它有0.1毫米左右晃动的区间

然后这个时候只要上面动

它就能动就可以了

好了 这就是我们的设计的作品

不错吧

它还可以负重比如说

其实你可以想象把它做大一点的话

是不是站个人是没问题的

也许有一天在海边看见一个逆行风车

那是我设计的

OK