機械科

科技並非一朝一夕而成，許多科技和發明都是經年累月，所產生的。追溯到春秋時代魯國的工匠發明家魯班，其發明中最為人稱奇的便是木馬車。木馬車乃運用現今稱之為「連桿機構原理」所製作成類似馬匹行走的機構。連桿原理是依據所需之運動位移，設計出連桿組以達成預期的拘束運動。連桿裝置運用在現今的機構上是相當普遍的，例如腳踏縫紉機和腳踏車的曲柄搖桿、摺布機和汽車雨刷的雙搖桿、汽缸的曲柄滑塊、碎石機的肘節機構… … 等．皆是利用連桿原理組成的各式機構。故依魯班木馬車之原型，運用連桿原理融入新的創思改良，使機械馬不需依附拖車，就可以四足獨立行走，追求更擬真馬的行走狀態。

紙張的計算，所使用的機器，不是電機電子線路、昂貴伺服馬達控制、就是使用複雜的凸輪機構，我們讀機械科，依目前我們所學科目是的無法勝任。純粹用氣壓控制非常少見，氣油壓學是高一開的課程，我們已通過氣壓丙級證照，老師說氣壓控制功能可以是變化莫測、無限寬廣的，我們經由老師同意，以機械科現有設備，開啟了這一個不知過程有多麼遙遠的研究－氣壓計算答案卡機。

藉由火花試驗，推定金門鋼刀的組成成份，並探討製刀流程中，砲彈變成鋼刀的過程，鋼料材質所產生的變化。

本研究主要是為了要研發讓電動自行車增加續航力。為達此目的，本研究設計有兩大功能：一、自製可以讓三個電池互相串聯輪替切換供電的開關；二、設計兩個馬達：輪鼓馬達、直流有刷馬達，可以適用在不同的地形進行切換，並對直流有刷馬達進行電力回充，延長電力，以達增加續航力的目的。經實驗結果發現：三個電池的輪替切換可以提昇續航力約30%，另外兩顆馬達的切換，在平時較平緩的路段以輪鼓馬達來供給動力，直流有刷馬達對不供電的其中一顆電池進行充電，若遇到上坡路段時，切換成由直流有刷馬達來提供動力，並可變換不同的齒輪比達到輕鬆爬坡的目的。

在生活週遭的物品為了使其更加美觀，常常會使用到鏡面投影，例如台中縣政府縣民廣場前的公共藝術作品－傾城之約，便是用了光線反射的原理，讓原本平鋪在地面上的不規則馬賽克投影在火焰外型的弧面鋼板上，象徵現實與虛幻交織的空間，無形的圖案反射成人形，也反射週遭的人物，使其更具有神秘感及商業價值。看似簡單的投影，事實上卻不然。為了能使更多的圖形能順利的投影到弧面物體上，我們使用投影及光學的原理，進行分析，並討論圖形與角度間的關係，因為圖形的線條長度與角度在不同的投影位置會產生不同的變化，可能會某部分線條太長、太短甚至扭曲變形。當中需要引用到投影幾何學及光學，發展最快速的投影方式，使其能使用最簡易的方式精準的投影出正確的圖形。我們主要做出鋼杯放在彎曲的圖型上，所呈現在鋼杯的圖形式方正的。

此作品是針對鑽床軸心與加工平面垂直度之改良，設計出一組可以調整虎鉗之加工平面，使得鑽床軸心能與加工平面垂直。其理論乃利用三點成一面之原理，利用螺紋來調整虎鉗的高度，因為螺紋為斜面是推展，可以持續的調整高度，改善了以往之方法。以往為了調整虎鉗加工平面高度，通常是在虎鉗下面加放墊片，但墊片之厚度不能連續，而且需另外找到墊片或適合的薄墊片。本組為提高加工精度及調整加工平面垂直度之效率，發展出這組三點式調整虎鉗來改善傳統方法，希望此改良式虎鉗能對工業界及往後精密機械加工有所貢獻。

“方體內的正多面體造形設計”就是在方體內加入多面體，在許多大樓門口都可看到類似這樣的多面體造景藝術。正多面體基本造型有四面體、六面體、八面體、十二面體、二十面體，若加以變化可製作出更多的多面體，我們運用多面體和多面體的幾個變化，來製作出更多的多面體，如複合、截角、星狀化等關係。我們使用電腦輔助設計(CAD)軟體將正多面體圖設計出來，並以空間數學、幾何投影學計算正多面體圖的造型，再由電腦輔助製造(CAM)軟體模擬與產生加工程式，最後以 CNC數值控制機械加工出來。而加工時有造型的多面體不易夾持，必須使用特殊夾具來固定於虎鉗上，且預防夾持變形也很重要，如此才能製造出我們設計的方體內正多面體造型。

當一圓以圓心為原點作出座標軸，其兩軸長度是相同的，若兩軸長度不同時就會產生橢圓，而且因為長短軸的不同長度就會有不同的橢圓產生。在橢圓的畫法研究上，使用動態幾何繪圖軟體來模擬機構設計，並做可行性機構研究，最後以 SOLID WORKS 軟體完成機構零件設計與模擬。零件經機械加工，組合後試用，再針對試用上的缺點改善，最後完成本創作進行畫橢圓，也可以切割出任意橢圓的功能。成品完成後，將機構反置，以鉛筆繪製圖形，可以得到擺線的圖形。擺線圖形的基圓直徑與滾圓直徑大小會影響擺線外型，因此文中亦探討本作品各控制點位置對所繪出擺線曲線之影響。

當我們完成加工工件，或加工過程要檢驗錐度、角度、垂直度等量測時，會 發現現有之量具有很多缺點，因而造成在量測方面有很多的困擾。如下︰ (一)單一功能︰ 如︰萬能量角器，只能量角度，且僅表達度、分、秒，碰到錐度、垂直度， 用長度關係表示者，即不適合使用。 (二)操作困難︰ \r 1 三次元量測除須死記操作程式外，還要製作固定基準面之夾具。 \r 2 用塊規、圓棒量測錐度時須計算(T=Δd/L)外，圓棒置放於塊規上，容易滾 動，不易量測。 \r \r 3.用正弦桿量測錐度，除須要計算外，還需要製作固定夾具，否則易滾動。 (三)笨重不易搬動或環境不適合︰ 如︰三次元及光學投影比較儀，由於機體笨重及現場環境，如溫度、濕度、 灰塵??等，不佳情況下並不適合在工作現場使用。 (四)無明確量測數據︰ \r 如︰直角規、角度塊規，只能作比較，用目視看透光程度，至於誤差多少， 則無法用明確數據表現出來。 \r 基於以上種種缺點或困擾，激發我們對錐度、角度、垂直度等，高精度、操 作簡便之多功能量測系統研究的興趣。 \r

實習過程往往遇到形狀複雜工件，無法用一般虎鉗夾持進行加工，如：銑床的曲柄、虎鉗的搖桿、球體……等等。加工複雜工件時，需使用 V 形槽、壓枕……等等夾具加以輔助，但有些夾具根本無法夾持球體。使用特殊夾具需拆除原有之虎鉗，還必須校正，工作繁雜又浪費很多時間，加工效率大大降低而增加生產成本。