南臺科技大學(xué)機械工程系實務(wù)專題制作報告

1、南臺科技大學(xué)機械工程系實務(wù)專題製作報告題目：陀螺儀旋轉(zhuǎn)電風(fēng)扇林儒禮（）莊志強四技自控四甲49112009陳建嘉四技自控四甲49112031曾士彥四技自控四甲49112051胡公憲四技自控四甲4910A012指導(dǎo)老師：參與學(xué)生：、前言電風(fēng)扇是專門常見的家庭電器 用品，幾乎每個家庭都擁有至少一 臺甚至是多臺的電風(fēng)扇，但是電風(fēng) 扇的設(shè)計已有數(shù)十年沒有重大的發(fā) 展與創(chuàng)新，每個廠牌的電風(fēng)扇都大 同小異，而且都有一個擺頭角度不 夠多且不夠大的缺點，因此我們便 興起了想改良電風(fēng)扇設(shè)計的念頭。（註 1）陀螺儀差不多上確實是運 用物體高速旋轉(zhuǎn)時，角動量專門大， 旋轉(zhuǎn)軸會一直穩(wěn)定指向一個方向的 性質(zhì)，所製造出來的

2、定向儀器。不 過它必需轉(zhuǎn)得夠快，或者慣量夠大 （也能夠說是角動量要夠大 ）。不然， 只要一個專門小的力矩，就會嚴重 影響到它的穩(wěn)定性。因此設(shè)置在飛 機、飛彈中的陀螺儀是靠內(nèi)部所提 供的動力，使其保持高速轉(zhuǎn)動。二、計畫緣由與目的我們試著以增加電風(fēng)扇擺頭角 度的構(gòu)想去摸索如何改進電風(fēng)扇的 設(shè)計，發(fā)現(xiàn)陀螺儀的構(gòu)造適合我們 所需要的設(shè)計理念。陀螺儀通常裝置在除了要定出 東西南北方向，還要能判斷上方跟 下方的交通工具或載具上，像是飛 機、飛船、飛彈、人造衛(wèi)星、潛艇. 等等。它是航空、航海及太空導(dǎo)航 系統(tǒng)中判斷方位的要緊依據(jù)。這是 因為在高速旋轉(zhuǎn)下，陀螺儀的轉(zhuǎn)軸 穩(wěn)定的指向固定方向，將此方向與飛行器的軸心

3、比對後，就能夠精確 得到飛機的正確方向。羅盤不能取 代陀螺儀，因為羅盤只能確定平面 的方向；另方面陀螺儀也比傳統(tǒng)羅 盤方便可靠，因為傳統(tǒng)羅盤是利用 地球磁場定向，因此會受到礦物分 佈干擾，例如受到飛機的機身或船 身含鐵物質(zhì)的影響；另方面在兩極 也會因為地理北極跟地磁北極的不 同而出現(xiàn)專門大偏差，因此目前航 空、航海都已經(jīng)以陀螺儀以及衛(wèi)星 導(dǎo)航系統(tǒng)作為定向的要緊儀器。我們使用的是陀螺儀中不定向 旋轉(zhuǎn)且旋轉(zhuǎn)角度不停變化的特性， 將其特性加入在我們所設(shè)計的電風(fēng) 扇中三、設(shè)計過程及製作步驟在確定了此陀螺儀旋轉(zhuǎn)電風(fēng)扇 的雛形後，我們開始到店家去找尋 材料。第一我們製作的是電風(fēng)扇的 軸心主軸，因為這是此電

4、風(fēng)扇的核 心零件，在馬達店選購馬達時，為 了幸免馬達過大且過重，我們挑選 了較為小型的馬達，務(wù)求軸心的輕 量化以免造成重心的偏移。各部份 工作分述如下：3-1電風(fēng)扇主軸製作主軸部分以中心線為界，前半 段是電風(fēng)扇葉片電風(fēng)扇驅(qū)動組件， 後半段為電風(fēng)扇電源組件及電風(fēng)扇 開關(guān)組件，以下為詳細製作過程。風(fēng) _ f A.t=I 71在驅(qū)動此選用的是DC12V-1800RPM的馬達， 在能夠製造出足夠的風(fēng)量下力求馬 達的小型化，而風(fēng)扇葉片是採用市 售量產(chǎn)的12吋電風(fēng)扇葉片。以上確 實是主軸的驅(qū)動部分。電風(fēng)扇電源組件:MQTOfli1218 1而主軸中l(wèi)VDC 1 c血g IJMG eg 一 W除了驅(qū)動部分之

5、外，還有動力來源 的部分，因為陀螺儀電風(fēng)扇在開啟 後會旋轉(zhuǎn)，如果使用一樣家用的AC 110V做為電源將會有電源線路難以 接續(xù)的困擾，因為陀螺儀的可動關(guān) 節(jié)太多，電線接觸點容易接觸不良， 因此我們才會採用以電池做為電力 來源，我們選用的6V的2.3ah電池 兩顆，將這兩顆電池串連時即可得 到我們使用馬達所需之 DC12V電 壓，同時能夠以對稱式的安裝方式 置於軸心內(nèi)，有助於重心的平穩(wěn)。電風(fēng)扇開關(guān)組件:而開關(guān)的方式因考量到有線開 關(guān)設(shè)置的困難度，因此我們採用無 線的遙控模組來操縱馬達的開關(guān)， 並將遙控主機一併設(shè)計在電池盒 內(nèi)，以免在電風(fēng)扇軸心旋轉(zhuǎn)時造成 重心的偏移。池盒為電池盒的設(shè)計: 一長方體，

6、其材質(zhì)為鋁，選擇鋁的 緣故也是因為其重量輕但依舊能有 一定強度的特性。此長方體內(nèi)含 2 顆DC6V電池以及遙控開關(guān)主機， 均有放置定位不易滑動，外盒再用4 根長螺絲以螺帽對鎖組合，除了其 中一片上蓋是活動式的外，其他區(qū) 塊均用焊接將其固定。主軸的焊接與組裝:在各個部件分別完工後， 我們在電池盒的後方焊接上軸心， 另一邊的電風(fēng)扇葉片與馬達亦以連 軸器相互連接，並將線路連接上後 測試，電風(fēng)扇的主軸就完成了。內(nèi)外環(huán)的設(shè)計與製作:主軸製作完成後，接著確實是 製作內(nèi)環(huán)與外環(huán)了，一開始製作圓 環(huán)時所構(gòu)想的是利用長條狀的鋁材 將其彎曲來製造出圓環(huán)，然而經(jīng)過 試做後發(fā)現(xiàn)鋁材的強度不夠，容易 產(chǎn)生形變，接著我們

7、想到能夠利用 電腳踏車的輪框來製作外環(huán)，我們選擇了 24吋跟26吋的輪框分別製作 內(nèi)環(huán)跟外環(huán)，跟軸連結(jié)的部分我們使用了 8mm的空心套筒來連接以取計畫成果代軸承不易固定的問題，將空心套 統(tǒng)焊接於圓環(huán)上就完成了內(nèi)環(huán)與外 環(huán)的製作，而連接則是使用是當(dāng)長 度的鋁製軸心穿過空心套筒，在其 上鑽孔後鎖上螺絲固定，將圓環(huán)與 主軸組合起來，此時陀螺儀旋轉(zhuǎn)電 風(fēng)扇的外型也大致底定了。自評製作底座:接下來要製作的確實是底座 了，底座為求穩(wěn)固不易晃動，我們 將角鋼組合為H型，並在各個垂直 連接處加上L形角鋼加以固定，在 其上端也增加了 2長條固定用角鋼, 以增加其穩(wěn)定性，最後將主軸及內(nèi) 外圓環(huán)一併安裝於底座上即完

8、成。此次專題製作雖然歷經(jīng)許 多困難，在設(shè)計之初便無法預(yù)期其 作動之成效，但秉持著實驗精神亦 步亦趨的慢慢製作出雛形來，而指 導(dǎo)老師也在旁邊給了我們專門多的 幫助，此次專題製作不僅讓我們將 課堂上學(xué)習(xí)到的專業(yè)知識應(yīng)用於其 中，同時也學(xué)到了許多平常沒有學(xué) 到的社會經(jīng)驗。四、結(jié)果與討論六、參考文獻經(jīng)過組裝測試後，陀螺儀旋轉(zhuǎn) 電風(fēng)扇的成效並不如預(yù)期中的理 想，風(fēng)扇軸心不論固定與否均無法 使結(jié)構(gòu)全自動轉(zhuǎn)動。在製作過程中, 我們發(fā)現(xiàn)軸心的重心不易量測，因 此增加了製作上的困難，雖然沒有 如理論上的那樣轉(zhuǎn)動，但仍有一定 的成效註1:國立自然科學(xué)博物館-天 旋地轉(zhuǎn)/活動指引表49、學(xué)生實務(wù)專題意見調(diào)查表（學(xué)生

9、問卷） 差不多資料1. 指導(dǎo)老師2. 開課班級3. 小組成員4. 修課學(xué)期林儒禮老師四技自控四甲莊志強陳建嘉曾士彥胡公憲94.1學(xué)生實務(wù)專題意見調(diào)查，填答說明：您是否同意在經(jīng)過一學(xué)年的學(xué)生實務(wù)專題課程後，能達成學(xué)生意見（是請?zhí)?，否請?zhí)? ）以下教學(xué)目標？1.1a是否應(yīng)用機械工程與科技背景的差不多知識？11.1b是否從中獲得未來終身學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)？11.2a是否使用電腦及電腦相關(guān)之設(shè)備?11.2b是否自行撰寫程式？01.3a 是否獲得設(shè)計與實作經(jīng)驗？11.3b是否做專業(yè)資料搜尋？11.3c 是否應(yīng)用到數(shù)據(jù)分析、推導(dǎo)與演繹的能力？12.1是否從中獲得計畫、評估以及執(zhí)行工程分析之能力？12.2a是否有

10、提昇口頭及示範(fàn)能力？12.2b 是否有提昇書面報告能力？12.3a是否從中建立專業(yè)責(zé)任？12.3b 疋否從中建立職業(yè)倫理之觀念?12.4a是否應(yīng)用到跨領(lǐng)域知識？12.4b 是否有良好團隊合作關(guān)係？12.4c是否展現(xiàn)創(chuàng)新能力？13.1a 是否有助於了解你在當(dāng)代社會應(yīng)扮演的工程角色？13.1b 是否有助於提昇適應(yīng)社會環(huán)境變遷之能力？13.2是否有將文化、藝術(shù)或人文素養(yǎng)融合專題製作中？13.3是否有參考到以外語撰寫之相關(guān)資料？13.4本專題實作經(jīng)驗是否可成為終身學(xué)習(xí)的工具？1表50、學(xué)生實務(wù)專題意見調(diào)查表（指導(dǎo)老師問卷）差不多資料林儒禮老師四技自控四甲莊志強陳建嘉曾士彥胡公憲1. 指導(dǎo)老師2. 開課

11、班級3. 小組成員94.14. 修課學(xué)期學(xué)生實務(wù)專題意見調(diào)查，填答說明：您是否同意在經(jīng)過一學(xué)年的學(xué)生實務(wù)專題課程後，能達成 以下教學(xué)目標？指導(dǎo)老師意見（是請?zhí)?，否請?zhí)? ）1.1a是否應(yīng)用機械工程與科技背景的差不多知識？11.1b是否從中獲得未來終身學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)？01.2a是否使用電腦及電腦相關(guān)之設(shè)備?11.2b是否自行撰寫程式？01.3a 是否獲得設(shè)計與實作經(jīng)驗？11.3b是否做專業(yè)資料搜尋？01.3c 是否應(yīng)用到數(shù)據(jù)分析、推導(dǎo)與演繹的能力？02.1是否從中獲得計畫、評估以及執(zhí)行工程分析之能力？12.2a是否有提昇口頭及示範(fàn)能力？12.2b 是否有提昇書面報告能力？12.3a是否從中建立專業(yè)

12、責(zé)任？02.3b 是否從中建立職業(yè)倫理之觀念？02.4a是否應(yīng)用到跨領(lǐng)域知識？02.4b 是否有良好團隊合作關(guān)係？12.4c是否展現(xiàn)創(chuàng)新能力？13.1a 是否有助於了解你在當(dāng)代社會應(yīng)扮演的工程角色？03.1b 是否有助於提昇適應(yīng)社會環(huán)境變遷之能力？03.2是否有將文化、藝術(shù)或人文素養(yǎng)融合專題製作中？03.3是否有參考到以外語撰寫之相關(guān)資料？03.4本專題實作經(jīng)驗是否可成為終身學(xué)習(xí)的工具？1附件一實務(wù)專題協(xié)力單位資料表1協(xié)力單位名稱聯(lián)絡(luò)人電話地址可協(xié)助加工項目備註東裕企業(yè)社賴志成(06) 242-5848永康市中正南路 592巷27號鑽床，焊接，切割機械實習(xí)工廠莊先生(06) 253-3131南臺科大F棟鑽孔，車床免費，需事先預(yù)約1協(xié)力單位能夠是校外加工廠家，或是校內(nèi)各院系實習(xí)工廠和實驗室。 備註欄可註記意願、能力程度等。附件二零組件/材料/工具供應(yīng)店家資料表2店家名稱聯(lián)絡(luò)人電話地址可提供零組件/材料/工具項目備註三川金屬有限公司(06) 282-7123永康市中正南路70號各式鋁材，銅材封震電料行黃建昌(06) 229-3077臺南市民生路二段231號馬達南一電子材料行(06)228-7824