生活中的科學

生活中的科學EP20-遨遊飛龍(凸輪玩具)

浣熊老師

Oct 1, 2025 • 20 min read

大家好我是浣熊老師，大家有玩過凸輪玩具嗎？凸輪玩具顧名思義是使用了凸輪的機構，只要轉動轉軸，便能夠讓玩具產生意想不到的運動效果。今天老師要帶大家使用積木來創造出一個名為遨遊飛龍的凸輪玩具，只要打開開關就會產生上下搖擺的效果，就像是真的龍在飛舞哦！

凸輪玩具範例

現在就讓浣熊老師一步步教大家如何製作吧！

◆ 組裝步驟

第一步我們要來做出遨遊飛龍的右上方支架，需要使用到11孔長條、2凸單孔轉向結合器、5孔超長條底無孔、3孔超長條、長結合鍵以及短結合鍵(圖一)，依照圖示將零件組合成三個部分(圖二)，最後將它們互相結合，完成部件A的製作(圖三)。

接著需要使用到5×5孔正方框、3孔長條、長結合鍵以及短結合鍵(圖四)，依照圖示將零件結合在一起(圖五)，並先將它放在一旁。

再來需要使用到5孔長條以及長結合鍵，依照圖示將零件組合成兩個部分(圖六)，並將它們安裝在上一步組好的零件上，完成部件B的製作(圖七)。

最後我們依照圖示將部件A和部件B結合，並將完成後的部件定義為部件C，也就是遨遊飛龍的右上方支架(圖八)。

第二步我們要來做出遨遊飛龍的右下方支架，需要使用到5×5孔正方框、5孔長條、長結合鍵以及短結合鍵(圖九)，依照圖示將零件組合成兩個部分，最後將它們互相結合，完成部件D的製作(圖十)。

接著需要使用到5×15孔長方框、5孔長條、3孔長條、3孔超長條、長結合鍵以及短結合鍵(圖十一)，依照圖示將零件組合成兩個部分(圖十二)，最後將它們互相結合，完成部件E的製作(圖十三)。

最後我們依照圖示將部件D和部件E結合，並將完成後的部件定義為部件F，也就是遨遊飛龍的右下方支架(圖十四)。

第三步我們要來做出遨遊飛龍的右側轉軸，需要使用到150mmⅠ軸、3孔圓角長條、雙孔圓角長條(7427-W10-A1S)、60T齒輪以及長結合鍵(圖十五)，依照圖示使用長結合鍵將3孔圓角長條以及雙孔圓角長條結合成四個部件(圖十六)，這四個便是模型中的凸輪。

接著依照圖示將60T齒輪安裝在150mmⅠ軸的右側，並將150mmⅠ軸插入部件F，同時先將兩個凸輪安裝定位(圖十七)，在組裝時需要留意凸輪的安裝角度，每個凸輪都要與前一個相差45度(圖十八)，這樣才能讓飛龍產生上下搖擺的效果。

當150mmⅠ軸完全插入後，便能夠將剩下的兩個凸輪安裝定位，同樣需要留意安裝的角度(圖十九)，完成之後就可以來測試凸輪的效果，當用手轉動150mmⅠ軸時，觀察四個凸輪是否會依序出現高度的變化(影片一)。

(影片一)

第四步我們要結合右上方支架以及右下方支架，依照圖示將部件C和部件F結合在一起(圖二十)，完成右側支架的製作，我們將它定義為部件G。

第五步我們要來做出遨遊飛龍的左上方支架，需要使用到11孔長條、3孔超長條、2凸單孔轉向結合器、5孔超長條、長結合鍵以及短結合鍵(圖二一)，依照圖示將零件互相結合，完成部件H的製作(圖二二)。

接著需要使用到5×5孔正方框、3孔長條以及長結合鍵(圖二三)，依照圖示將零件結合在一起，並先將它放在一旁。

再來需要使用到5孔長條、5孔超長條、長結合鍵以及短結合鍵，依照圖示將零件組合成三個部分(圖二四)，並將它們安裝在上一步組好的零件上，完成部件I的製作(圖二五)。

最後我們依照圖示將部件H和部件I結合，並將完成後的部件定義為部件J，也就是遨遊飛龍的左上方支架(圖二六)。

第六步我們要來做出遨遊飛龍的左下方支架，需要使用到5×10孔長方框、5孔長條、3孔超長條、3孔長條、長結合鍵以及短結合鍵，依照圖示將零件組合成三個部分(圖九)，最後將它們互相結合，完成部件K的製作(圖二八)。

第七步我們要來做出遨遊飛龍的左側轉軸，需要使用到150mmⅠ軸、3孔圓角長條、雙孔圓角長條(7427-W10-A1S)、20T齒輪、10T鍊輪以及長結合鍵(圖二九)，依照圖示使用長結合鍵將3孔圓角長條以及雙孔圓角長條結合，同樣完成四個凸輪(圖三十)。

接著依照圖示將10T鍊輪插入150mmⅠ軸的右側，在安裝時需預留0.5公分的空間，用於連接右側轉軸，且同樣需要確保凸輪的角度與前一個相差45度(圖三一)。

最後將150mmⅠ軸插入部件K，並將20T齒輪插入150mmⅠ軸的左側，完成左側轉軸的安裝(圖三二)，接著同樣可以來測試看看，凸輪在轉動時是否出現連續的高度變化(影片二)。

(影片二)

第八步我們要結合左上方支架以及左下方支架，依照圖示將部件J和部件K結合在一起(圖三三)，完成左側支架的製作，我們將它定義為部件L。

第九步我們要結合左側支架以及右側支架，依照圖示將部件L和部件G結合在一起(圖三四)，轉軸的部分則是使用10T鍊輪來連接兩根150mmⅠ軸，這樣支架的部分就完成啦(圖三五)。

最後我們可以使用二合一結合鍵，依照圖示將它安裝在左右支架的中間(圖三六)，用於進行結構上的加固。

完成支架後，我們可以再檢查一次八個凸輪的安裝角度是否都相差45度，尤其是最接近10T鍊輪的兩個凸輪。在轉動轉軸時，八個凸輪需要依序產生高度的變化(影片三)。

(影片三)

第十步我們要來製作飛龍的身體，前段的部分需要使用到5孔圓角扁長條(7443-W10-C1W)、2凸單孔轉向結合器、30mm軸扣鍵(7413-W10-U1S)、100mmⅡ軸以及軸固定鍵(圖三七)。

首先依照圖示將2凸單孔轉向結合器以及30mm軸扣鍵安裝在兩根5孔圓角扁長條之間(圖三八)，接著將100mmⅡ軸由上而下插入2凸單孔轉向結合器，並在下方約2公分處安裝軸固定鍵，完成部件M的製作(圖三九)。

中段的部分需要使用到5孔圓角扁長條、2凸單孔轉向結合器、30mm軸扣鍵、100mmⅡ軸以及軸固定鍵(圖四十)，由於中段的部位有兩個，因此需要準備兩份材料。

首先依照圖示將2凸單孔轉向結合器以及30mm軸扣鍵安裝在兩根5孔圓角扁長條之間(圖四一)，接著將100mmⅡ軸由上而下插入2凸單孔轉向結合器，並在下方約2公分處安裝軸固定鍵，完成部件N的製作，並以此步驟再做出一個部件N，總共需要兩個部件N(圖四二)。

後段的部分需要使用到7孔圓角扁長條(7404-W10-C3W)、2凸單孔轉向結合器、30mm軸扣鍵、100mmⅡ軸、上弦顆粒、3孔1/4弧長條以及軸固定鍵(圖四三)。

首先依照圖示將2凸單孔轉向結合器以及30mm軸扣鍵安裝在兩根7孔圓角扁長條之間，並在後方安裝上弦顆粒與3孔1/4弧長條(圖四四)，接著將100mmⅡ軸由上而下插入2凸單孔轉向結合器，並在下方約2公分處安裝軸固定鍵，完成部件O的製作(圖四五)。

第十一步我們要來安裝身體，依照圖示將部件M、兩個部件N以及部件O安裝在支架上(圖四六)。

接著我們需要使用到20T齒輪(圖四七)，依照圖示將20T齒輪安裝在100mmⅡ軸下方，用於固定身體部件，並增加與凸輪的接觸面積(圖四八)。

完成20T齒輪的安裝後，我們可以再微調凸輪的位置，確保3孔圓角長條位於20T齒輪的正下方(影片四)，這樣才能讓凸輪在轉動時能夠順利將20T齒輪頂起(影片五)，產生最好的搖擺效果。

(影片四)

(影片五)

第十二步我們要將飛龍的身體連接起來，需要使用到5孔圓角扁長條(圖四九)。

將5孔圓角扁長條安裝在身體兩側，與30mm軸扣鍵進行結合(圖五十)，當八個5孔圓角扁長條都安裝上去後，飛龍的身體就大功告成囉(圖五一)！

現在我們可以來進行最後一次測試，可以看到當轉軸旋轉時，飛龍的身體會呈現如波浪一般高低起伏的效果(影片六)。

(影片六)

第十三步我們要製作飛龍的四肢，需要使用到2凸單孔轉向結合器、手部以及120度梯形結合器(7432-W10-B1W)(圖五二)，依照圖示將零件組裝成部件P以及部件Q(圖五三)，並以此步驟再做出一組部件P以及部件Q，總共需要兩個部件P與部件Q。

接著依照圖示將部件P以及部件Q安裝在飛龍的身體兩側(圖五四、五五)，你可以把四肢調整成自己喜歡的角度，讓它看起來更加逼真唷。

第十四步我們要製作飛龍的頭部，需要使用到6凹正方顆粒、3孔長條側有孔、2凸單孔轉向結合器、3孔1/4弧長條、二合一結合鍵、貼上眼睛靜電貼紙的短紙卡固定鍵、短結合鍵、三角錐顆粒以及120度梯形結合器(圖五六)，依照圖示將零件組裝成部件R(圖五七)，完成頭部的製作。

接著依照圖示將部件R與身體前段的2凸單孔轉向結合器進行結合(圖五八)，完成頭部的安裝。

第十五步我們要安裝遨遊飛龍的動力機構，需要使用到5×5孔正方框、5孔長條、2凸單孔轉向結合器以及4.5V單孔開關電池座，依照圖示將零件組合成兩個部分，並先將它們放在一旁(圖五九)。

接著需要使用到40倍馬達盒、3孔長條、3孔長條側有孔、長結合鍵、27mm馬達短軸以及20T齒輪，依照圖示將零件結合在一起(圖六十)，並和上一步組好的兩個部分結合，完成部件S的製作(圖六一)。

接著依照圖示將部件S安裝在右側支架，同時需確保20T齒輪與60T齒輪之間互相咬合(圖六二)，這樣才能將40倍馬達盒的動力傳遞到轉軸上。

最後我們可以使用5×10孔長方框(圖六三)，依照圖示將它安裝在右側支架的下方(圖六四)，用於加固部件S以及右側支架。

這樣我們就完成遨遊飛龍的模型囉(圖六五)，現在就讓我們一起看看它的操作方式吧！

◆ 模型操作

我們可以將4.5V單孔開關電池座的開關打開，帶動轉軸進行轉動，飛龍便會產生出遨遊天際的感覺(影片七、八)。此外，40倍馬達盒轉動的方向會影響凸輪抬升的順序，若是飛龍依照頭部➞身體中段➞尾巴的順序進行抬升，便會有向前遨遊的感覺；相反的，若是40倍馬達盒反向旋轉，讓飛龍依照尾巴➞身體中段➞頭部的順序進行抬升，看起來就會像是向後遨遊一樣，是不是非常酷呢！

(影片七)

(影片八)

◆結語

這次浣熊老師製作了一個遨遊飛龍的模型，能夠用來模擬龍的飛行運動，你也可以試著改良模型，將40倍馬達盒的動力傳遞到輪子上，讓飛龍在遨遊的過程中也能夠向前移動(影片九)，增加模型在運作時的臨場感。除了飛龍之外，你也可以嘗試將這種機構應用在蛇或是魚的擺動上，看看能不能創作出栩栩如生的仿生獸哦！

今天的分享就到這邊，喜歡這篇文章的話記得幫浣熊老師大力分享出去，我們下次見囉，拜拜！

(影片九)

◆科學原理：

遨遊飛龍模型主要使用到的科學原理為凸輪機構，凸輪機構由可以旋轉的凸輪和可以活動的從動件組成，當凸輪進行轉動時，從動件便會因為凸輪的形狀變化產生對應的運動效果(影片十)，此外，凸輪的形狀也十分多樣，常見的如蝸形凸輪或蛋形凸輪(圖六六)..等，你可以依照想要的運動效果選取對應形狀的凸輪。
凸輪機構能夠廣泛應用在玩具、工廠，甚至是引擎當中，是生活中不可或缺的應用之一，若想要了解更多有關於凸輪的介紹，可以點擊此連結。