纯机械的电梯（高清重制版）

hello怪 · 发表于 2017-2-2 19:46:56

本帖最后由 hello怪于 2017-2-3 14:57 编辑

（图片已更新，一些图片中的结构会有所不同，没办法，都是各种各样的小改进）

视频链接：http://v.youku.com/v_show/id_XMjQ5MDczODAwMA==.html

之前在上上下下挑战里面发了篇帖子，由于没怎么整理，再加上图片视频太多所以显得比较乱

为了更好的体（xuan）现（yao）我这个机械电梯的神奇之处，我在这里重新写一篇，希望能方便各位看的更清晰明白
以下正文：

整个电梯分为四层，通过调整控制面板的机构，可以完成上、下一、二、三层的行为，从而可以用这个电梯在一到四楼中任意上下。这个电梯主要由三部分组成：箱体，控制面板以及框架。
控制面板上，有旋钮、刹车机构、功能切换挡位（“工作”挡与 ”选择“挡），方向切换挡位（上与下），回力马达，牵引机构。箱体上有一可旋转的四齿棘轮（黑色的那个棘轮，照片中看不太清），箱体每经过一层，那一层框架上突出的部分（蓝色的销）就会将棘轮带动四分之一圈。箱体向上走时，棘轮逆时针旋转，向下走则反之。这个转动传动到主旋钮上；经过变速，箱体上的四齿棘轮每转九十度，主旋钮会转动三十度。也即使说，电梯向上走一层，主旋钮逆时针转三十度；向下一层则顺时针转三十度——旋钮旋转的角度与箱体走过楼层数成正比。

“计数”的功能就是这样了，那么怎么根据计数来完成控制呢？所谓控制，就是电梯走过特定的路程（到达一个楼层，即一个凸出来的销）后能停止下来。

这里就要说到刹车机构了。主旋钮与那个橘黄色的小爪子是共轴的，当小爪子处于0位置（与红色的梁平行）时，它能恰好将灰色五孔梁（起着凸轮的作用）按住不动。这个五孔梁又是与牵引机构相连接，此时橘黄色的小爪子会把整个电梯的运动都停下来——主旋钮位于“0”位置时，牵引停止。

方才提到，旋钮的旋转角度与箱体走过的楼层数成正比；这样，只需让旋钮转足一个特定的角度后，让小爪子处于0位置，进而将牵引停止，就能完成对电梯行程的控制。怎么调整这个“特定的角度”呢？

靠调整“初始位置”。旋钮的初始位置不同，转到0位置所需要的角度不同。为了能让大家更清楚的看到“初始位置”，我在旋钮下方贴了一张刻度表；第一个刻度（三十度）为走一层，第二个（六十度）为两层，第三个则不需要刻度（与红色的梁垂直，90度）
可是问题又来了。当旋钮连接到四齿棘轮时，旋钮是没法调整角度的，因为四齿棘轮在箱体停止时会直接抵到突出的销上，阻止旋钮转动。这时就要用到功能切换挡位了。说是挡位，却没有用到乐高的换挡机构，原因很简单——这个挡位不仅要分离旋钮与棘轮间的连接，同时还要将凸轮按住不动。如果凸轮没有被固定，而橘黄色小爪子又离开了“0”位置的话，回力马达中剩余的动力会直接使得整个机构继续运转，牵引机构继续工作。这不是我们想要的，总不能我还没做好选择，电梯就继续跑起来了吧？

所以，这个功能切换挡位要实现的功能是，当电梯工作时松开凸轮，同时连接旋钮和棘轮以达到控制其工作目的；当电梯停止工作，乘客选择楼层时，又固定住凸轮，同时分离旋钮与棘轮间的连接以达到选择的目的。于是乎，本机械电梯中最具创造力的地方（我觉得应该是它）登场啦！

它的结构相当简单，只是一个单位长度为六的轴上套一个十二齿齿轮，再套上一个把手。黑轴穿过梁而不固定在梁上，使轴能够在孔中前后滑动。而梁又限制着轴，让它只能在长度为2的距离中移动。这样，当轴靠在左端时，十二齿齿轮连接了棘轮与旋钮，同时轴的右端缩在梁的孔里，凸轮不受阻碍，自由转动——我称这个状态为工作模式（Working Mode）。当轴靠在右端时，棘轮与旋钮失去了连接，棘轮可以自由转动；轴的右端从梁中突出来，无论凸轮在什么样的位置都能阻碍其转动（小爪子压住五孔梁时，五孔梁与梁是平行的，轴恰好伸进五孔梁中）——我称这个状态为选择模式（Selecting Mode）。从而，功能切换挡位既能分离棘轮旋钮，又能固定凸轮停止马达转动。之所以添加了一个“把手”，一方面是便于操作，另一方面是为了能控制轴的滑动，让它在传递动力时不会突然滑出（把手抵住黑色的块时轴就无法滑动了）

这个挡位更加神奇的地方在于，它还能充当电梯的开关与紧急刹车。从操作流程中可以看出，一切准备就绪后只需将挡位拨至左端，电梯就能开始运行；如果想要紧急刹车，则将挡位拨至右端即可。

另外，由于回力马达的旋转方向是单向的，所以就需要一个换挡机构来控制电梯运行方向，是下行还是上行。

回力马达输出的动力，通过方向控制机构传输到牵引机构。我一开始想过直接把线固定到输出轴上，可惜这样直接牵拉的方式根本拽不动电梯，即使箱体几乎已经轻到了极致。为了抵消箱体重力的影响，让电梯上下时马达出力大体一致，我让绳子跨过输出动力的定滑轮，在绳子另一端系上配重（就是那个起重机用大轮子）。可是光跨过滑轮这样还不足，定滑轮与绳子间的摩擦力还不足以让箱体克服阻力（与立柱间的摩擦，传输过程中的摩擦等）运行。于是我干脆让绳子连续绕过三个定滑轮（两边是24齿大小，中间是8齿大小，也就是轴套），这样摩擦力就能成倍提高了。24：8:24的传输比例，刚好使得每个定滑轮的线速度一致（绳子在定滑轮上不会打滑）

这就是机械电梯全部的控制运行原理。框架结构上，最鲜明的一点是每个板块都是独立可拆卸的。在之前的设计中，我完全没想到模块化设计方法，结果为了修改靠内侧的机构，就不得不装了拆，拆了装，结构与结构间还要考虑相对位置和影响。。。这就是机械设计的难处了，牵一发而动全身。不过转向模块化之后，这些负担就大大减轻啦

以下是操作的流程及运行原理：
功能切换挡置于“选择模式”（棘轮与旋钮分离，固定住凸轮）——>  上发条
——>  选择方向（调整方向切换挡位）
——>  旋转旋钮至所需的刻度（注意上行与下行时旋转方向的不同）
——>  将功能切换挡拨到“工作模式”（棘轮与旋钮连接，松开凸轮）
——>  回力马达开始输出
——>  经过方向切换挡位
——>  到达牵引机构——>
  绳子将箱体提上或放下——>

(//###我是标签###）

箱体经过销时，棘轮被销带动——>
传动到功能切换挡上的十二齿齿轮——>
传动到旋钮上，旋钮旋转三十度——>

（回到标签处）

——> 旋钮旋转到“0”位置
——>  小爪子将凸轮卡住
——>箱体停止


这次重制也新增了不少图，大家慢慢欣赏(●′∀｀●)