樂高機械結構設計

程罡，畢業於電子科技大學，高級工程師。
從事計算機數字圖形、圖像、3D動畫、3D打印技術、青少年STEAM教育十餘年。
2015年起，在以樂高機器人為主的教學和研究中，緊跟世界主流機器人設計方向，專攻機器人機械結構設計。

1章 樂高機械結構設計概述 1
1.1 樂高中的科技零件 1
1.1.1 樂高中的梁 1
1.1.2 樂高中的齒輪 3
1.1.3 樂高中的軸和銷 7
1.1.4 樂高中的交塊 9
1.2 樂高的模數 11
1.3 結構設計的基本原則 12
1.3.1 堅固性原則 12
1.3.2 輕量化原則 13
1.3.3 美觀原則 14
1.4 連桿機構設計概述 16
1.4.1 瓦特連桿 16
1.4.2 波塞利連桿 16
1.4.3 侯肯連桿 17
1.4.4 剪式連桿 17
1.4.5 薩呂連桿 17
1.4.6 切比雪夫連桿 17
1.5 齒輪傳動設計概述 18
1.5.1 齒輪傳動重要法則 18
1.5.2 效率和齒輪 18
1.5.3 齒輪比 19
1.5.4 齒輪嚙合的“16T”原則 19
1.5.5 “非標”齒輪裝配 20

 2章 樂高齒輪傳動機構設計 22
#1- 六軸轉動機構 22
#2- 齒輪道閘 23
#3- 齒輪往復機構-1 25
#4- 搖頭風扇機構 26
#5- 齒條棘輪機構 28
#6- 雙棘爪間隙推動機構 29
#7- 行星齒輪—角度保持機構 31
#8- 行星齒輪—攪拌器 32
#9- 弧形齒條擺動機構 33
#10- 行星齒輪+擺動機構 34
#11- 齒條往復機構 36
#12- 曲柄齒條機構 37
#13- 可變轉動偏心齒輪機構 39
#14- 曲柄連桿齒輪機構 40
#15- 同軸反轉機構 42
#16- 固定軸和擺動軸齒輪機構 43
#17- 齒輪往復機構-2 45
#18- 雙絲槓機構 46
#19- 絲槓機構-1 48
#20- 絲槓機構-2 49
#21- 行星齒輪變速機構 50
#22- 曲柄齒條往復機構 52
#23- 差速器應用—指南車 ` 53
#24- 雙轉軸機構 55
#25- 大轉盤行星齒輪機構 57
#26- 行星齒輪擺臂 59

 3章 樂高連桿機構設計 62
#1- 縱桿 62
#2- 虹膜機構 64
#3-Sarrus（薩呂）連桿 65
#4- 凸輪往復機構 66
#5- 對中機構 67
#6-Watt（瓦特）連桿 69
#7- 立式槳葉推進輪 70
#8- 攪拌器 72
#9- 球面連鎖機構 74
#10- 平行邊形機構 75
#11- 肘節機構 76
#12- 齒輪連桿機構 78
#13- 連桿機構 79
#14- 雨刮器 80
#15- 凸輪機構 82
#16- 齒輪曲柄機構 83
#17- 連桿機構 84
#18- 繫纜鉤 85
#19- 線性推桿和平行邊形機構 87
#20- 波塞利連桿-1 88
#21- 風箏機構 89
#22- 折扇機構 91
#23- 波塞利連桿-2 92
#24- 非等邊平行邊形機構 94
#25- 雙平行邊形機構 95

 4章 樂高傳動機構 97
#1- 球頭連接器 97
#2- 活動聯軸節 98
#3- 霍布森聯軸器 99
#4- 奧爾德姆聯軸節 100
#5- 施密特聯軸節 102
#6- 直角傳動機構 103
#7- 曲柄往復機構 104
#8- 馬耳他十字 106
#9- 震盪機構 107
#10- 快速返回機構 110
#11- 凸輪滑塊機構 111
#12- 勒洛三角形機構 113
#13- 溝槽凸輪機構 115
#14- 鏈條往復機構 116
#15- 鏈條升降機構 118
#16- 複雜鏈條傳動 119
#17- 鏈條行星齒輪傳動機構 121
#18-日內瓦（Geneva Indeer）機構 124
#19- 六角星撥 124
#20- 六角轉盤 126

 5章 樂高機械手和機械臂 128
#1- 機械爪a 128
#2- 瓣式機械爪 130
#3- 機械臂a 132
#4- 自動機械手 134
#5- 手動機械臂 136
#6- 瓣抓斗 138
#7- 連桿機械臂 139
#8- 三自由度機械臂 141
#9- 智能迷你機械臂 144
#10- 六軸機械臂 148

 6章 樂高齒輪箱和變速箱 152
#1- 簡單雙速變速器 152
#2- 雙向旋轉整流器 154
#3- 雙速變速箱 155
#4-3 速變速箱 158
#5-3 速自動變速箱 161
#6- 手動4速變速箱 163
#7- 自動4速變速箱 165
#8-6 速遙控變速箱 168
#9-8 速順序變速箱 171
#10-CVT 無級變速器 174

 7章 樂高機械綜合裝配 178
#1- 旋轉木馬機構 178
#2- 機械沙漏 183
#3- 單軸陀飛輪機構 186
#4- 機械式轉速表 190
#5- 自平衡機構 193
#6- 雙擺臂繪圖機 196
#7- 齒輪球 201
#8- 機械式自動避障機器人 205
#9- 機械式數字 209
#10- 大三針機械鐘 213

零件總表 218