ImagIne. Create. Invent. now, what wIll you buIld?
This first volume of The LEGO ® Power Functions
Idea Book, Machines and Mechanisms,
showcases small projects to build with
LEGO Technic gears, motors, gadgets,
and other moving elements. You’ll find
hundreds of clever, buildable mechanisms,
each one demonstrating a key building
technique or mechanical principle.
You’ll learn to build sliding doors,
grasping claws, rack-and-pinion
mechanisms, and ball-shooting
devices of every sort!
Each model includes a list of
required parts and colorful
photographs that guide you
through the build without the
need for step-by-step instructions.
As you build, you’ll explore the
principles of simple machines, gear
systems, power translation, and more.
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yoshIhIto Isogawa
is a LEGO luminary with 46 years
of building experience. In addition to
running Isogawa Studio, Inc., he reg-
ularly holds LEGO workshops, lectures
at schools and science museums, and
creates LEGO models for events and
exhibitions. He is the author of the LEGO ® Technic Idea Book series
and The LEGO ® MINDSTORMS® EV3 Idea Book (No Starch Press),
as well as many Japanese-language LEGO titles.
T H E F I N E S T I N G E E K E N T E R TA I N M E N T ™
www.nostarch.com
Shelve in: hobbieS/leGo
$24.95 ($28.95 CDN)
This book is not authorized or endorsed by the leGo Group.
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The LeGO
®
®
POwer
FuncTiOns
idea BOOk,
Machines and
MechanisMs
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The LeGO ® POwer FuncTiOns idea BOOk
Machines and MechanisMs
VOLUME 1
The LeGO ®
POwer
FuncTiOns
idea BOOk
Machines and
MechanisMs
Y o s h i h i t o is o g a w a
The LEGO® Power Functions Idea Book, Volume 1: Machines and Mechanisms.
Copyright © 2016 by Yoshihito Isogawa.
All rights reserved. No part of this work may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or
mechanical, including photocopying, recording, or by any information storage or retrieval system, without the prior
written permission of the copyright owner and the publisher.
First Printing
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ISBN-10: 1-59327-688-5
ISBN-13: 978-1-59327-688-1
Publisher: William Pollock
Production Editor: Riley Hoffman
Cover Design: Beth Middleworth
Photographer: Yoshihito Isogawa
Author Photo: Sumiko Hirano
Developmental Editor: Tyler Ortman
Technical Reviewer: Sumiko Hirano
Proofreader: Fleming Editorial Services
For information on distribution, translations, or bulk sales, please contact No Starch Press, Inc. directly:
No Starch Press, Inc.
245 8th Street, San Francisco, CA 94103
phone: 415.863.9900; info@nostarch.com
www.nostarch.com
Library of Congress Cataloging-in-Publication Data
Isogawa, Yoshihito, 1962-
The LEGO power functions idea book / by Yoshihito Isogawa.
pages cm
Summary: “A compilation of small projects to build with LEGO Technic parts, including gears, motors, gadgets, and
other moving elements. Contains step-by-step building instructions for rack-and-pinion steering systems, sliding
doors, grasping claws, and ball-shooting devices. Explores principles of simple machines, gearing, and power
translation”-- Provided by publisher.
ISBN 978-1-59327-688-1 -- ISBN 1-59327-688-5
1. Machinery--Models. 2. Power (Mechanics) 3. LEGO toys. I. Title.
TJ248.I863 2016
621.8--dc23
2015021881
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company names mentioned herein may be the trademarks of their respective owners. Rather than use a trademark
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benefit of the trademark owner, with no intention of infringement of the trademark.
LEGO®, MINDSTORMS ®, the brick and knob configurations, and the minifigure are trademarks of the LEGO Group,
which does not sponsor, authorize, or endorse this book.
The information in this book is distributed on an “As Is” basis, without warranty. While every precaution has been
taken in the preparation of this work, neither the author nor No Starch Press, Inc. shall have any liability to any person
or entity with respect to any loss or damage caused or alleged to be caused directly or indirectly by the information
contained in it.
Contents
Introduction · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
1
PART 1 • Basic Mechanisms
Transmitting rotation · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
4
Gearing down (powering up) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
10
Gearing up (speeding up) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 30
Changing the angle of rotation · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
42
Powering up with worm drives · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
52
Using turntables · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
66
Gear systems · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
76
Tilting the angle of the axle · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
84
Changing the angle of the axle freely · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
90
Universal joints · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
96
Transmitting rotation with chains and treads · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
106
Transmitting rotation with rubber bands · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
110
Rack-and-pinion gears · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
114
Swinging mechanisms · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
124
Reciprocating mechanisms · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
134
Cam mechanisms · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
142
Gear systems with whole number ratios · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
154
Attaching a battery box · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
172
Attaching an infrared receiver · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
178
vi Contents
PART 2 • Arms, Wings, and Other Movements
Flapping wings · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
182
Gripping fingers · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
188
Lifting things · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
204
Shooting things · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 214
Automatic doors · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
226
Moving arms · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
238
Spinning fans · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
250
Drawing pictures · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
262
Complex movements via rotation · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
284
Using attachments to change motion · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 294
Combining modules · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
304
Parts list · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
312
Contents vii