用電動積木升級版玩出 80種有趣的動力組合 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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小悅讀

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《小小創客的機械迷宮：齒輪、連桿與動力傳輸的奇妙世界》 前言：探索隱藏在日常中的機械奧秘 你是否曾好奇，當你轉動一個玩具的發條，或是按下遙控車的按鈕時，那些看不見的能量是如何轉化成有趣的動作的？從風車的緩慢轉動到時鐘指針的精準跳動，機械原理無處不在，它構成我們現代生活的基礎。然而，對許多初學者而言，這些看似複雜的原理往往令人望而卻步。 《小小創客的機械迷宮：齒輪、連桿與動力傳輸的奇妙世界》正是為了解開這些奧秘而誕生的。這本書並非單純的理論教科書，而是一趟充滿動手實踐的探索之旅。它將帶領讀者，無論是充滿好奇心的學童、尋求新穎教具的老師，還是渴望提升動手能力的成人，一同深入探究機械傳動系統的核心——如何有效率地傳輸、轉換和控制動力。 本書的核心理念是「做中學」（Learning by Doing）。我們相信，最深刻的理解來自於親手搭建、觀察變化，並從失敗中學習的過程。因此，我們將複雜的機械概念拆解成易於理解的模組，並提供清晰、詳細的步驟指導，讓讀者能夠透過實際操作，建立起紮實的機械直覺。 第一部分：動力世界的基石——基礎元件的剖析 機械傳動系統的魅力，在於基礎元件的組合可以產生無窮的變化。本書首先從最基礎的元件開始介紹，確保讀者對每個零件的功能有清晰的認識。 第一章：軸與支撐——運動的起點 任何運動都需要一個穩定的基礎。本章將深入探討軸（Axles）和軸承（Bearings）的角色。我們將探討不同材料的軸如何影響摩擦力，以及如何設計有效的支撐結構，確保動力能夠順暢地傳遞，而不至於在轉動過程中產生過度的晃動或能量耗損。讀者將學會區分固定軸與旋轉軸的應用場景，並設計出能夠承受不同負載的支撐系統。 第二章：齒輪的魔法——速度與扭矩的交換 齒輪是機械傳動的心臟。本章將專注於齒輪比（Gear Ratio）的概念，這是理解動力轉換的關鍵。我們將詳細介紹直齒輪、斜齒輪、蝸輪蝸桿等不同類型的齒輪及其特性。通過實際搭建不同齒數的齒輪組合，讀者可以直觀地觀察到：當速度增加時，扭矩（力量）如何相對減少；反之，當需要更大的力量來推動重物時，如何透過減速齒輪實現這一目標。本章特別設計了「變速箱模擬器」的實作環節，讓讀者親手搭建出能夠在兩種不同輸出狀態間切換的模型。 第三章：皮帶與鏈條——遠距離的動力傳輸 並非所有需要傳輸動力的部件都在彼此相鄰的位置。當動力源與執行機構之間距離較遠時，皮帶（Belts）和鏈條（Chains）成為不可或缺的工具。本章將探討開放式傳動系統和交叉式傳動系統的差異，以及如何計算皮帶的正確張力，以避免打滑或過度拉伸對零件壽命造成的影響。我們還將展示如何使用滑輪（Pulleys）來改變運動方向或實現簡單的提升裝置。 第二部分：運動的精確控制——連桿機構的奧秘 如果說齒輪解決了速度和力量的轉換，那麼連桿機構（Linkages）則負責將旋轉運動轉化為直線運動、擺動運動，或是更複雜的周期性運動。 第四章：曲柄與滑塊——直線往復的藝術 從蒸汽機的活塞到縫紉機的運針，往復運動是工業革命的標誌之一。本章將專注於曲柄滑塊機構（Crank-slider Mechanism）。讀者將親手搭建一個模型，觀察曲柄如何將穩定的圓周運動轉化為來回直線運動。我們將進一步探討偏心輪（Eccentrics）的應用，以及如何調整連桿的長度來控制行程（Stroke）的距離和速度變化曲線。 第五章：四連桿機構——運動的詩意編排 四連桿機構（Four-bar Linkages）是機械設計中最優雅的機構之一，它可以創造出無數種有趣的運動軌跡。本章將詳細介紹平行四邊形連桿、曲柄搖桿連桿等基本類型。讀者將學習如何透過改變連桿的長度比例，設計出特定的運動模式，例如模仿動物行走、實現精準的開合角度，甚至是創造出「偽直線運動」——雖然不完全是直線，但極度接近，廣泛應用於機械臂設計中。 第六章：凸輪的魔力——非線性運動的設計師 相較於連桿機構的周期性運動，凸輪（Cams）提供了設計非線性、不規則運動模式的強大工具。本章將介紹輪廓凸輪、盤形凸輪等類型。讀者將學習如何根據預期的執行元件（如頂桿）的運動曲線要求，來「繪製」出相對應的凸輪輪廓。這不僅是機械設計，更是一種幾何繪圖的應用，讓讀者體會到精確設計帶來的動力控制能力。 第三部分：整合與優化——系統級的挑戰 在掌握了基礎元件和核心機構後，本書的最後一部分將引導讀者將這些知識整合成一個功能完善的機械系統，並學習優化的思維。 第七章：動力的串聯與平衡——多級傳動系統 現實世界中的機械往往需要多個階段的動力轉換才能完成複雜任務。本章將探討如何將齒輪組、皮帶傳動和連桿機構串聯起來，創建一個多級傳動系統。我們將重點分析如何計算整個系統的總體傳動比，並討論如何管理各級傳動之間的能量損耗與對齊問題，確保系統的穩定運行。 第八章：摩擦力與效率的戰鬥——優化設計的藝術 任何機械系統都存在能量損失，主要來源於摩擦。本章將深入探討摩擦力的類型（靜摩擦與動摩擦）及其在機械設計中的影響。讀者將學習如何透過選擇合適的潤滑劑、使用更高精度的軸承，或調整部件之間的壓力分佈來最小化摩擦，從而提高整個系統的機械效率。這部分內容將引導讀者從「能動」的思維轉向「高效能」的思維。 第九章：故障排除與創新應用 最後一章，我們將討論常見的機械故障，例如傳動系統的卡滯、異音、零件的過度磨損等，並提供系統性的診斷和維護方法。更重要的是，我們鼓勵讀者將所學知識應用於解決現實生活中的問題，例如設計一個自動澆水裝置的定時器，或是構建一個能夠模仿特定生物運動的仿生裝置。 結語：打開通往工程世界的大門 《小小創客的機械迷宮》旨在培養讀者的空間思維、邏輯分析能力和動手解決問題的能力。機械工程的樂趣不在於記住公式，而在於將抽象的物理定律轉化為具體的、可以運轉的模型。拿起工具，動手嘗試，你將會發現，每一個齒輪的咬合，每一次連桿的擺動，都訴說著一個關於能量如何被馴服和引導的精彩故事。

评分☆☆☆☆☆

我幫我兒子買了好幾本類似的積木書，但這本的耐玩度明顯高出好幾個層級。很多書玩過兩三次就束之高閣了，但這本我們家快一個月了，週末還在持續挖掘新玩法。它的創意發想非常多元，從單純的機械傳動，到後續牽涉到光感應或是簡單的邏輯控制（雖然是以比較基礎的方式呈現），都讓人驚喜。尤其是一些結構的穩定性設計，作者似乎特別下功夫，很多我以為拼起來會鬆垮的組合，在書上展示的範例卻異常穩固。這對家長來說很重要，畢竟不想孩子花大半天時間，結果因為結構不穩而功虧一簣。此外，書中對於零件的替代性也很有著墨，有時候手邊的零件不完全符合圖示，它會給出合理的調整建議，這份靈活性大大提升了實際操作的成功率，讓人覺得這套系統真的很開放、很人性化。

评分☆☆☆☆☆

這本書的文字敘述風格非常口語化，讀起來一點壓力都沒有，就像是鄰家的大哥哥在跟你分享他的最新發明一樣親切。它沒有使用太多艱澀的學術名詞，而是用非常生活化的比喻來解釋複雜的機構運作，像是比較兩個齒輪的關係時，會用「大車帶小車跑得快，但比較費力」這種方式，讓小孩和大人都能立刻抓住重點。最棒的是，它並沒有把所有可能性都「寫死」，很多組合展示後，作者會留白，鼓勵讀者去思考「如果我把這個軸換成長一點的，會發生什麼事？」這種引導式的提問，才是培養創造力的關鍵。這種開放式的結尾，讓這本書的價值遠超乎它所展示的八十種組合，它提供的是一套思考和實驗的方法論，非常寶貴。

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版真的很有心思，每一頁的設計都讓人感覺到滿滿的誠意。從一開始的零件介紹，到後續的各種動力組合展示，視覺上非常豐富。我特別欣賞作者在圖文搭配上的用心，那些細節圖拍得非常清晰，即便是初學者也能很快理解每個步驟的關鍵所在。而且，書裡不只是單純的說明，還會穿插一些小提示，像是「小心這個齒輪的咬合角度」或是「這裡可以用橡皮筋增加彈性」，這些實用的經驗談，對於想要深入研究動力學的讀者來說，簡直是寶藏。我常常一邊看，一邊忍不住動手試試看，那種從平面圖紙變成真實可動結構的過程，真的很有成就感。而且書中的結構設計，感覺像是從基礎慢慢堆疊上去，很有層次感，讓人不會覺得一下子要學太多東西而卻步。整體來說，這本書不只是一本操作手冊，更像是一位經驗豐富的老師在身邊指導，讓人愛不釋手。

评分☆☆☆☆☆

說真的，坊間的科學DIY書籍琳瑯滿目，但能做到像這本這麼有「玩味」的，實在不多見。我本來以為電動積木就是照著說明書拼一拼，然後就沒了，沒想到這本書展示了這麼多超乎想像的組合方式。它不只是教你「怎麼做」，更在引導你思考「為什麼這樣做會動」。書裡提到的那些動力傳輸的原理，雖然是用積木來呈現，但背後的物理概念卻是紮實的。我印象最深的是其中好幾個關於「速度倍率轉換」的單元，作者用不同的齒輪比例組合，輕鬆解釋了扭力與轉速之間的取捨，讓我這個以前覺得物理很枯燥的人，都看得津津有味。這本書最厲害的地方，就是它成功地將抽象的力學概念，轉化成觸手可及的實體操作，讓學習變成一種探險。那種「原來如此！」的頓悟感，是光看文字介紹絕對無法體會到的暢快。

评分☆☆☆☆☆

從專業設計的角度來看，這本教材的結構組織邏輯堪稱一絕。它不像有些教材是把所有難度高的東西堆在前面嚇唬人，而是採取一種「由淺入深、螺旋上升」的編排方式。第一部分的基礎動力單元，紮實穩固；中間部分開始引入複合機構，例如連桿和曲軸的應用；到了後面的單元，則會把前面學到的基礎知識融會貫通，去設計更複雜的模擬系統。這種循序漸進的難度控制，讓人可以不斷地在成功中建立信心，進而挑戰更困難的設計。而且，書中對於不同組合的「性能評估」（例如：哪種組合速度最快、哪種扭力最大），也有簡單的標示，這讓讀者在選擇組合時，能更有目的性地去實驗，而不是漫無目的地亂拼，非常有效率。這本書的編排，充分展現了作者對學習者心理的深刻理解。