不知道大家在幼兒園里有沒有玩過這種鋼管地球儀?我發現用積木很難搭這種大玩具。特別是在“合法”的前提下!
拼地球儀理所當然應該要用上十字軸和軸的連接件。樂高的軸栓連接件通常兩邊各連一根軸,中間垂直方向再連一根可以自由旋轉角度的栓。樂高有六種不同角度的固定連接件,加上只有一根軸的 0° 件就是七種。現在各廠牌也制造同樣的軸栓連接件。這些是常用的固定角度連接件。
此外還有一些三、四軸的連接件。這些零件通常較少見。
6611 和 7329 都是 2025 年才出現的。各只有一個套裝用上這種零件。
年初我才設計了幾種做時鐘鐘面的方法。10288、57585 與 32034 搭配可以做出套裝 10274 的 12 吊艙摩天輪。這是 12 等分最正確的制作方法之一。因為我只有兩個 10288 零件,還沒有 57858,先不討論這個結構。
用眼睛看,有時不容易判斷連接件的角度。為了方便辨認,樂高還件上標示從 1 到 7 的系列內部號碼。這里稱為簡號。各廠牌的國產零件有些有標示,有些沒有。有都不一定看得清楚,沒有就真的麻煩大了。
下圖是一些國產積木的 2 號件。上面一排沒標明制造商,只標了幾乎沒用的工廠模具號碼。90° 和 180° 問題不大。這個系列的其他零件才特別難分辨。
下左的零件標了正確的 2 號。但是橙色和灰色有點不清楚。下右的零件外觀干干凈凈,什么都沒標示。這家公司制造的其他零件也讓人看了一個頭兩個大。
二軸連接件的角度從 90° 到 180°,沒有銳角。使用相同角度的連接件可以拼出 4, 5, 8, 16, 30 邊形。很不幸,不包含 6 和 12 邊形。
我有這個系列 7 號以外的所有零件。上排是有正確簡號的 Cada 產品。很怪的是,包括樂高都沒標示本系列的 1 號件。下排灰、黑、白分別是樂高、不明廠牌,以及 CaDa。三者都沒標示 1 號。仔細檢驗白色件,還會看到一點很小的誤差,以至于有一側插在凸點上不太穩固。這是幾年前買的零件。錯誤很可能后來就改了。
7 號連接件是 2024 年推出的。到 2025 年上半年,還只出現在 9 個套裝之中。
這 7 種連接件的 3 到 7 號都能制作正多邊形。因為不明原因,5 號和 7 號的角度比理想值稍大,但是都可以接受。
例如用 5 號連接件做 5 邊形,會因為連接件角度略大而需要用一點暴力解決。這限制了 5 邊形的最小尺寸。暴力應該在塑料的塑性變形范圍內,拆開還是可以恢復原狀。
樂高也設計了可調角度的連接件,但是我現有的連接件無法鎖定角度,所以很少用。這種不能鎖定角度的連接件無法制作 6 等分或 12 等分的多邊形。
以下是幾種多邊形和積木可用的角度連接件解決方案。很多必須用其他零件完成。
利用角連接件可以做出下圖的 4 種正多邊形。為了拼時鐘的鐘面,還可以再加上一種有點勉強的 12 邊形。
因為 12 邊形是用兩種不同角度的角組合成的,相鄰的兩個角與中心形成的夾角就不完全相同。用數學可以證明。既然零件還很多,就不妨實際做出來比較。
下圖的兩個 12 邊形,上面的順時針方向轉 2 格,下面的轉 1 格。兩個 12 邊形各在 157.5° 的角上重疊。很容易就能發現,10、11 點方向的四個角不重疊。這是因為不同角度硬組成的 12 邊形不是正 12 邊形。但這已經是用這種零件所能做到最好的結果了。
軸栓連接件可以做出平面的正多邊形,也可以把三個相同的正多邊形互相直交成為一個空心球體的骨架。用幾何學的術語講,就是三個互相垂直的大圓。例如說是地球儀上的赤道大圓以及通過經度 0° 和 90° 的兩個子午線大圓。
用 8 邊形可以勉強做出很簡陋的地球儀。這是我現在唯一可以做的東西。
有了多邊形,還可以做出多邊形的柱。不管幾邊形都可以用垂直方向的軸拉高變成柱狀體。這里用 5 邊形示范,其他形狀也可以照方抓藥。
正多邊形有邊還有角。上圖的兩個正 5 邊形的邊角都連接,看起來很密集。兩個正多邊形可以邊對邊連接,也可以角對角連接。
如果允許軸彎曲、扭曲,甚至還可以邊對角連接。可能已經犯法了,看不下去就來抓我啊。
連接角的時候,因為對的是圓的插銷孔,必須用軸套在孔的兩端迫緊連接件,避免連接件移動或是掉出來。因此軸會突出軸套的厚度。這不一定是壞事,但總是可以設法解決這個問題。
用有擋片的軸可以解決擋片一側的軸套突出問題。但是沒有擋片的另一側軸套仍然會突出。要完全解決問題,可以在另一端也換有擋片的軸,中間用延長軸的聯軸器連接。
假設兩個多邊形的距離是n,
兩邊突出軸套的軸長 = n + 4
一邊突出軸套的軸長 = n + 3
兩根擋片軸的總軸長 = n + 2
使用兩根長度為p, q的擋片軸組合成一根軸,只要滿足p + q = n + 2 就可以。
一個足球可以拆分為 12 個 5 邊形和 20 個 6 邊形。5 邊形可以用 60 個連接件制作。6 邊形有點麻煩。比較偷懶的方法是在 5 邊形的邊上做直角方向的輔助線。三根輔助線再交會于 120° 的連接件上,如同下圖所示。用 20 個 120° 的連接件就可以做出 20 個 6 邊形的中心點。
這個偷懶的方法舍棄了 6 邊形的部分外圍輪廓(下圖紫色細線)。除非特制彈性零件,我們沒辦法用樂高零件連接兩個 5 邊形不共平面的頂點。這是無可奈何的。
用類似的方法還可以連接 3 個 8 邊形組成的球的“球面”。但是效果不太好。因為 120° 的連接件是在正 8 面體的面上,無法產生曲面感。
連接件的另一個玩法是做成(左)波浪或者是(右)每串聯一節就轉 90° 的螺旋。
這種螺旋的問題是連接件的軸相對螺旋的軸是歪斜線。插上軸以后會歪歪扭扭轉,而不是沿著黃色的螺旋軸轉。最簡單的解決方法就是把底磨平,用膠粘上轉軸或是轉盤。角度不容易抓。可能要多犧牲幾個才能成功。
最后一個不知道有什么用的設計是兩個 5 邊形一正一反彼此垂直拼搭。A 的頂點過 B 的底邊,B 的頂點過 A 的底邊。
紅色 5 邊形的頂點朝上,綠色 5 邊形的頂點朝下。
拼出來這種東西,但是不知道有什么用途。現在終于知道為什么很少人用軸和角度連接件做結構了。
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