写这篇文章无异于复习立体几何、制图、投影等有关知识。长期不用,或许有误,还望大家指正,以免误人子弟。如可以,不妨把此玩具和此文章给您孩子,寓教于乐。
我叫它为“天网恢恢”,您看还有更好的名字吗?
对不起,我还是不会直接贴图。麻烦您又要点击了。
[此贴子已经被作者于2005-2-12 13:03:47编辑过]
天 网 恢 恢
有一种装配式智力玩具(有称“笼中取珠”,有称“十二姐妹”),由 12根带孔圆柱和12根销子构成一个 “笼子”,内部关了一颗圆球。结构描述:可以设想一个正八面体(图 1-1,其中立方体见下文),正好容纳这个笼子。正八面体的 每个面 正好垂直接触三根圆柱( B)和三根销子(b)的端面(图1-2),B和b的另一端面则垂直接触相对的另一面。现换个角度画正八面体,让它“躺着”,即有两个面分作顶面和底面,则其前视图之一轮廓为矩形(图 1-3)。顶面和底面的投影为一段线(图中的两条粗线),图中选画了一根 B和一根b。保持躺着,稍作左旋,所得另一前视图轮廓为一菱形(图 1-4)。又多了两个面投影成两条(粗)线,后面的两个面之投影与前面的重合。增画了一根B′。角度70°32′是八面体两个只有共同顶点的面的夹角。(两个有共同边的面的交角度数一样,但在此或许讲其补角109°28′更好;两个无共点、无共边的面则平行。)联结八面体相对面面心的直线有四根,正好是以八个面心为顶点的立方体(图1-1)的四根空间对角线;每根这样的线的周围平行地分布着圆柱和销子(图1-2);而立方体两空间对角线的夹角为70°32′,所以上述八面体两个面以及凡不平行的圆柱之间的交角就是70°32′。
为进一步“压缩包装”,再截去八面体的六个角,使所得正方形截面正好(点)接触 4根圆柱端(圆柱和正方形面斜交)。原八面体的面由正三角形变成正六边形,而与“三柱三销”的垂直接触情况不变。“笼子”的外接截多面体及其每个六边形面如 图2,这个截多面体大体上能体现“笼子”的样子了 。图 2每个正方形面“下”4根圆柱情况及4个触点(用小黑点标出)见图4。 每根圆柱完全一样,柱子上有 5个斜向通孔供穿插销子。10个孔口可标记如图3。孔口离圆柱两端较近的标为“外”,离圆柱中间较近的标为“内”。圆柱上下调头并转过120°后,结构不变:孔5外→1外,4内→2内,3上→3下,等等。
建议的 装配步骤 :
1、先把四根圆柱和四根销子装成“井形”组件(图4和图5)。图4中箭头表示销子插入处。至此,
每根销子穿过了三根柱子,例见图 5。头四根销子穿插次序 如下:
销 1:柱1孔 1外 →柱4孔 2内 →柱3孔 3上 →柱5孔 2外 →柱x孔 1内 。销1平行于柱2。
销 2:柱2孔1外→柱1孔2内→柱4孔3上→柱6孔2外→柱x孔1内。销2平行于柱3。
销 3:柱3孔1外→柱2孔2内→柱1孔3上→柱7孔2外→柱x孔1内。销3平行于柱4。
销 4:柱4孔1外→柱3孔2内→柱2孔3上→柱8孔2外→柱x孔1内。销4平行于柱1。
其余 8根销子穿插规律类推,其中孔号次序都是“ 1外 → 2内 → 3上 → 2外 → 1内 ”。
2、按上述穿插次序,再装上柱5、6、7、8,分别平行于柱1、2、3、4,销子还是头四根,见图6。现在头四根销 子每根穿了四根圆柱。
3、使图6所示的八柱组件小口朝下,大口朝上,放入小球。
4、用最后四根圆柱(不必编号,统称x)和另外四根销子,再做一个和图 4一样的井形组件。
5、把这第二个井形组件(小口朝上)放到第3步所述盛有小球的八柱组件之上,方位调整得使前后左右都出现图 6所示结构。这时图2所示的截多面体形状就看得出来了(参考图 7、8)。
6、继续推进头四根销子通过圆柱x的孔1内。再同样地插好第4步所用的四根销子。现在这八根销子每根都穿过五 根柱子。
7、最后按同样规律插好“腰部”四根销子。拼装全部完成。 不妨再欣赏一下:
图 7为另一角度的视图,主要看截多面体的 正方形面与四根柱如何相交 。图中另四个六边形在后面,其投影与前面的重合。有一个正方形在后面,其投影与前面正中的重合。另四个正方形的投影是四根线段,即轮廓线中两根水平线和两根垂直线段。
图 8是图1 - 4在原八面体截角后的形状,主要看 六边形面与三根平行的柱如何相交 ,三根a柱平行,三根b柱平行,等等。四根粗线代表四个六边形面的投影,另两个六边形面在后面,投影与前面的重合。有两个正方形在后面,其投影与前面的(平行四边形)重合。还有两个正方形的投影为两根线段,即图中轮廓线左上方和右下方两根斜线段。中间一条虚线是销子之一,可看出它如何穿过五根圆柱。
笔者认为这个“笼子” 无法反装 。如果每根圆柱上的孔 2、3、5如图9改方向(孔1、4不变),则可(也只可)反装。请比较图9和图3、4、5。或许有的产品就是像图9这样的,则可参照上文拼装。
---M.Yu 2005/2/12 第三稿
[此贴子已经被作者于2005-2-13 12:06:27编辑过]
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