機械科

本文研究腳踏車鏈輪式自動充氣筒是以反轉腳踏板藉由鏈條帶動鏈輪，再由鏈輪上曲柄滑塊機構產生壓縮空氣，灌進腳踏車的輪胎內，達到充氣之目的。 為了攜帶方便及拆裝容易，本充氣筒利用市面上偏心壓桿鎖緊原理設計一快拆機構；不用時拆下快拆裝置，放置於背包內，因為重量輕，不會造成負擔；需用時可在半分鐘內輕易快速安裝於腳踏車上，達到自行充氣的目的。此機構具環保、節能減碳之功能，其機械利益＞1，為省力費時之機構，於打氣時，可悠哉的慢慢操作，符合目前自行車休閒娛樂之功能。 本次設計完全不需修改腳踏車的結構，亦不需拆裝腳踏車任何零件，僅在原腳踏車的後叉柱上安裝此充氣筒即可，本研究裝配零件少且拆裝更容易為最大特點。

本研究作品是自行車下坡減速安全行駛，騎乘者在下坡時候，自行車能自動降慢速度，減少自行車的意外事故發生，控制系統要有兩個條件才會產生減速作用，假設只有一個條件成立，並不會產生減速。下坡減速條件為：1.車輛是在斜坡地面。2.下坡車速必須超過20公里。兩個條件成立後，控制系統會作用。經過單晶片的控制及條件的設定，車輛在下坡且速度超過20公里，系統自動啟動馬達偏心輪，拉煞車機構進行減速作用。自行車下坡時做減速的時並不會把車輪鎖死，確保自行車下坡行駛安全。本作品中在前輪裝置一組花鼓發電機，騎乘時由前輪花鼓發電機發電，對車上的電瓶進行充電再供應給自動煞車減速系統使用。最後再製作一組防過度充電系統，避免騎乘時對電瓶過度充電。

在二年級練習丙級車床題目時，常需要用到量錶來校正工件的同心度，但進行加工時工件除了需考量同心度之外，還需要兩面的平行度，尤其在做車床題目時，需要將工件調頭加工，而工件調頭夾持的過程中，就有可能使工件失去平行度。因此可以利用此裝置，來同時進行同心度及平行度的校正。

現今的自行車多使用鏈輪變速系統，雖已達成舒適騎乘的目的，但使用者對於換檔的認知不同，還是存在換檔時機不恰當的缺點。本研究希望在變速機構中導入離心力的概念，設計—機械式腳踏車自動變速器，以達成自動變速的目的。本設計是利用後輪加上配重、輪盤和彈簧組合成一離心機構，當自行車下坡時，車輪轉速變快，配重產生較大的離心力，配重的位置改變，去推動輪盤帶動變速器作動，將鍊條推向小齒輪方向，進而變到較高的檔位，踏板變重，就不會發生速度過快而踩空的情況；反之當上坡時離心力變小，配重因承受彈簧力而被推回靠近軸心的位置，輪盤也跟著被推回，同時離心變速機構也會將鍊條拉向大齒輪，進而變到較低的檔位，就可輕鬆完成上坡動作。

本專題藉由創意機構設計方法及流程，使用轉子及定子(一個正齒輪、一個內齒輪)及一個十字滑塊機構、輸出入軸等少數零件，來設計一個不同於傳統齒輪箱式的減速機。這個減速機中的正齒輪在內齒輪中做內擺運動，所以稱為內擺運動減速機。由專題的製作過程中，發現只要可以做內擺運動的二個運動對偶(Pairs)，都可以達到減速機的效果。另外本專題中又設計一個擺線轉子及針狀定子的減速機，不同於使用齒輪來做為轉子及定子的方式，來驗証內擺運動減速機的理論。內擺運動減速機最大的優點除了具備齒輪傳動的效率外，使用相同的零件數可以組合出不同的速比、結構緊湊、節省空間，不可逆性及全部零件自行加工完成，可以降低成本等優點。

本研究在於可更換離合器的摩擦蹄片和減輕離合器重量，運用形狀設計來改變，將離合器分成多部機件與以往的一體成形，兩者差異於一體成形不能只更換一部分需整個離合器更換且其材質為鑄鐵，本研究改良成多部分零件來組裝假使磨損毀壞時，可依其磨損部位進行更換，其材質為鋁金屬質量更輕、轉速增快、可更換部份零件也更加省錢環保。

本研究目的為針對汽車引擎冷卻系統故障時，建置能有效避免冷卻液溫度過高的保護裝置。實驗主要是利用淘汰車輛引擎的冷卻水管為材料，配合系統裝置位置加工，以改變管路長度及彎曲角度，並從文獻中學習系統感知器、作動器及電路設計，在冷卻水管上加上相關控制閥及冷卻風扇，再以微電腦控制板的程式作為控制單元，使系統能根據設定達成控制目的。實驗結果顯示，當節溫器故障時，冷卻液可經由旁通水管到輔助散熱器，讓冷卻液順利獲得熱交換，若加上水箱冷卻風扇故障，系統亦能在安全的引擎轉速範圍內發揮功效，若系統無法輔助降低水溫，亦會即時啟動高溫警示訊號。本實驗所建置之汽車引擎冷卻系統過熱偵測保護裝置確實能有效保護引擎並警示駕駛。

本作品結合運動與發電，探究一種用上更輕鬆的發電裝置，操作者只要站立偏移身體重心，由身體重心與旋轉軸所產生的力矩經由機構增速來驅動直流發電機旋轉，藉以產生發電能量。 在機構設計上當踏板左右踩踏時會驅動四組曲柄搖桿倒置機構，將擺動轉換為旋轉運動，延長加速驅動時間，連接至發電機增速機構，測試飛輪轉速補償效果，使得發電機轉軸產生一定的發電轉速，設計監視人機介面，可以讓使用者能清楚知道現行電壓、電流、轉速和發電量，提升發電意願和樂趣。

維持廁所的清潔與芳香是必然趨勢，本研動機就以馬桶沖水時利用水之沖力產生動能，應用同軸轉動來攪動芳香液，芳香分子再次飄動於空氣中，使人感受到芳香的味道。設計主副儲液桶理念設計，及槓桿原理與流體力學、節流閥的控制概念，進而研究出讓清潔劑與水適當混合效果，增添馬桶水的附加價值。 本研究之結果顯示，使清潔劑輕易流入馬桶水中達清潔作用，且芳香機構作用適時攪動芳香劑，維持廁所一定芳香，對整體設計機構符合環保不耗電概念，再清潔效能上清潔劑的稀釋影響了清潔效果，且與其所含的水的硬度與結合度習習相關，綜合研究之各項條件下，以稀釋5倍及10倍皆為良好混合比例的清潔劑。

這篇研究，主要是在探討製作一部微型衝床的方法。我們利用學校實習工廠現有的機器，自行設計、自行配線、自行製作一部微型衝床，它的外型尺寸僅約15×19×29 cm，比市售桌上型衝床縮小了20倍，相當於一張A4紙的大小。另外，這篇論文也有針對衝床的類型、用途、安全防護裝置進行討論，並應用在微型衝床的設計上，內容包括微型化設計、曲軸設計、齒隙調整設計等等。這個作品，從構想到成品，我們皆在學校實習工廠完成，沒有委外代工，「動手做、做中學」，也是這個題目的特色之一。