享受實作 機械工程實務樂趣多
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整個大三下學期就在忙碌的實作中心穿梭中結束,也在競速賽中獲得第一名,可說是收穫與成就感十足的一門課。
結合理論實務 動手做,就對了! 最初得知要做賽車,其實並沒抱持太大期待,想走一步算一步,動手查了資料,一心只想做好就好,隨著開始動手,才發現遇到的問題並沒有當初想像的單純,許多參數要實際測試才會知道,網路上的資料只是參考值罷了。
為了先解決理論與實際的差距,組員王盛儀學長提出先用樂高積木模擬結構,我們也曾想過連結車結構,但考慮到控制不易而打消念頭,最後用壓克力板做車底,且用後方二個定向輪、前方二個動向輪,以利帶動整部車轉向。
轉向機構方面,由於系上提供的伺服馬達轉動幅度不夠大,我們用3D列印機製作了連桿機構,以放大轉向的幅度。 在防撞及防倒方面,我們在車體四周加上木塊及保麗龍塊,當車體受外力時能夠及時維持平衡,同時木塊及保麗龍塊可作為與其他車衝撞的緩衝。 有次測試彎道時,我們發現車子的迴轉半徑不夠小,於是在四個車輪上包覆了一層砂紙,以增加摩擦力。 關於重頭戲風扇的設計,我們先用Q-blade 分析、選出最合適的葉片截面,然後盡量把葉片做厚,使它在撞擊的過程中較不易碎裂。當初決定設計單葉扇驅動系統,是因為若採用雙葉扇調整風力大小產生力矩轉向的模式,代表著我們需要寫控制程式,因為幾乎找不到兩個性能曲線完全相同的馬達,此外,使用兩個馬達將使控制的複雜度提升,不適合在緊張的競賽場合操作。
實際上場競技 多想點,就對了! 接下來談談在期末驗收及期末競賽中得到的一些感想,期末驗收的賽道由直線、不同曲率的彎道與一個斜坡組成,令人遺憾的是,斜坡段使許多組沒能跑完賽道,一方面有些組別的馬達馬力不足,無法推進整台車上坡,另一方面,即使上了坡,若沒有設計煞車系統,會使車子一路向下衝出賽道或翻車,無法順利完成測試。
競速賽在期末驗收的下一週舉行,賽道類似操場,為橢圓形,採用四輛車一組的淘汰制,最後比出前四名。比賽的前一晚,我們在賽場練習,看見許多組別努力已久的成果,其中不乏速度快、操控佳者,但在實際的比賽中,卻因為與其他車相撞或卡住,或影響競賽結果或造成損壞。有人認為這是競賽中運氣決定的部分,但我們則試著利用充分練習以減少突發狀況的發生。其實前一晚練習時,許多組別都是在賽場上只有一輛車的情況下練習,忽略了當賽道上同時有多輛車時可能發生的狀況,我們多考慮了這點,而決定選出一位最了解車子性能的車手,讓他特別練習各種擦撞狀態下的操控,最後也證明在比賽中的確派上用場而成為獲勝的關鍵。
一個學期,讓我學到了扎實的實作的能力,舉凡工具機的操作、機構設計的要點及控制線路的設計,但更重要的,是合作能力,每位組員都是一部書,從不同組員身上能學到不同的做事策略,並互相交流內化為自己的經驗。一場成功的比賽不但需要深厚的理論基礎、即知即行的行動力與週到的危機應變方針。在此特別感謝其他四位組員—王盛儀、孫捷、吳宗澤及許文典對團隊的付出與對我的包容,及所有用心設計這門課程的教授們,還有所有不吝提供協助的助教們,有大家的熱忱才能帶給我這難忘的一個學期。
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National Taiwan University Department of Mechanical Engineering