樂高與機械的那些事兒

都說搭樂高積木能學到很多機械知識，十個樂高培訓機構有九個都會這說。搭樂高真的能學到這麼多機械知識么？機械是一門十分複雜、分支龐大、多學科融合的學科，一個學機械四年的本科畢業生都不敢說他學到了很多機械知識，作為一個從事機械設計多年的資深專家，對此我表示有那麼一絲不信。

我家小女從小就喜歡搭積木，從四歲時開始接觸樂高，一直玩的是樂高好朋友系列，但這些和機械基本不沾邊，我也沒太在意，直到我帶她去培訓機構上了幾次試聽課。其中有一次試聽課是做一颱風扇，一個底座，加兩個齒輪，一個搖把，很簡單的結構，但是用到了齒輪傳動、增速的原理，當時就覺得很棒，回來後就直接在某東上擼了一套樂高的EV3機器人，打算先自己玩玩，練好了好陪小丫頭一起玩。在玩EV3的過程中，我發現，的確需要運用到很多機械知識，機械世界裡面存在的，在樂高世界中基本都能一一復現，誇張點說樂高世界就是現實機械世界的縮影。

參照機械系本科最重要的兩門課程《機械原理》和《機械設計》，我對教材中出現的平面連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、齒輪系、棘輪、間隙機構等各種機構形式；對銷接、過盈連接等聯接形式；對齒輪傳動、摩擦輪傳動、帶傳動、鏈傳動、蝸桿傳動、聯軸器等傳動形式，進行了分解與剖析，化繁為簡，並在樂高世界裡對這些機構形式、聯接形式、傳動形式進行了模擬，運用樂高積木搭建復現。

圖1 水果分選機

圖2 樂高顏色分選機

設計是為了滿足某一特定要求而進行的創造過程（儘管設計的難易程度不同），不論是在機械設計中還在樂高搭建過程中，這些其實都是相通的。搭樂高給我的感悟除了專業的機械知識以外，最深的還是在搭建過程中解決問題的能力、設計的方法，這些能力和方法是能受益一輩子的。

玩就要玩出花樣，玩出名堂，玩出意義。這麼多的專業知識，工科的理性思維、解決問題的能力，如果不加以利用，搭完積木，開心一下就完事了，那真是一種莫大的浪費。可這麼多的專業知識，解決問題的能力，設計的方法怎麼去學，如何去學，如何貫穿到日常的積木搭建過程中？趙國思想家荀子說過:「不聞不若聞之，聞之不若見之；見之不若知之，知之不若行之；學至於行而止矣。」 有句英語俚語是這樣說的:「Tell me and I will forget; show me and I will remember; involveme and I will understand.(告訴我，我會忘記；給我看，我會記得；讓我做，我會理解)」這些都強調了一個觀點：動手實踐才是最好的學習方法。通過動手，將手眼腦結合起來，才能更容易的找出事物的規律。

任何複雜的結構、機械系統都可以按不同的目標分解成若干主系統、分系統、子系統，用系統的觀點來處理是當前既科學又完善的方法。我將從最簡單的聯接形式、機構形式、傳動形式開始，通過動態圖的方式，用通俗易懂的語言與大家一起分享機械的原理，並通過樂高搭建案例將其重現，加深對機械原理的理解。隨著介紹的深入，通過提出設計目標，利用所學的機構形式、傳動與聯接形式用樂高積木完成搭建任務。後期將會對樂高機器人進行介紹。

歡迎大家跟我一起搭、一起學、一起探討樂高與機械的那些事兒。

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