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臺灣大學機械系電子報

系友/教師園地

111年上學期機械工程概論

黃澤樺助教

課程目標


    此次課程的授課目標是讓機械系的新生們可以透過上課以及實作的方式去認識機械系以及其所涵蓋到的知識領域的應用以及工程倫理等相關內容,其中包含透過力學觀點去分析一個機械系統,機構與感測整合實務,團隊合作的學習,學習生涯規劃,理解機械系各必修知識以及訓練等。
    此堂課雖名為概論課,但實作和實驗紀錄對於此堂課程的占比相當重,其目的是讓同學們能夠提前練習何謂一個完整的實驗記錄,如果去設計實驗量測特定數值,以及要怎麼寫出一份具有說服力的實驗報告。以一位過來的身分來看,這些能力在大二大三以及往後的工作中都會常常用到,是身為機械系學生不可缺少的技能,舉例來說大三的機械量測實驗、機械設計、機械工程實務等課程中都會需要使用到,更不用說往後的工程師生活。所以透過此次課程的機會提前讓學生認識如何實作、寫報告有助於其往後的學習以及工作。


Arduino實作


    而此次的實作目標與以往不同,希望學生們可以透過Arduino搭配其感測元件(紅外線感測儀)來設計一個具有量測 MCK SYSTEM 震盪頻率的裝置,並且搭配Matlab程式的輔助來推算出特定阻尼系統的震盪頻率。首先會介紹Arduino這個在往後實作課程中都會常常使用到的開發系統,可以將這個系統看成是人的大腦藉由收到特定訊號(Input)後生成預先寫好的指令,其可以是控制馬達的轉速或是轉角等等的輸出。課程中包含了基本指令集的介紹,基本的程式除錯方法,最後是紅外線感測儀的原理、函式、以及接線等等。


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Arduino搭配紅外線感測器


Matlab使用


    而在Matlab的部分,我們提供學生Matlab使用的授權並且協助其完成安裝設定等等基本操作。在課程中介紹了Matlab的使用方式:從變數的設定到函數的撰寫皆有提供完整的範例,同學們只需要微調一些數值即可得到MCK系統分析的數值以及數據圖。
 

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Matlab介面的介紹


Final Project


    在期中週後我們會發給同學們一台跟實際車輛具有非常相似懸吊系統的遙控車(要價不斐),同學們需要透過在大一所學的靜力學,將此懸吊系統簡化成為一個較容易被分析的FBD,並且去量測此車的懸吊系統中彈簧的彈性係數以及阻尼等等數值,並且設計一實驗去量測上述的數值。我們的目標是希望同學們可以透過Arduino去作為量測的工具,去量測到實驗所需要的各項數值作為實驗數據去對比Matlab程式中所得到的理論值並且做比較,討論出造成理論值與實驗數值的差異,也就是所謂的誤差討論。
    身為一個工程師最需要做到的事就是盡可能地降低誤差,而透過此次機會讓同學們去體驗如何將一個複雜的系統簡化並且進行量測在最後完成一份邏輯通順具有說服力的實驗報告。希望藉此機會能夠訓練同學們在寫報告的能力,如何將自己的想法用文字記錄,最終完成一份具有完整架構的實驗報告。


結語


    由於此次課程的題目與以往單純的教授講課學生聽講不同,增加了實作以及報告的撰寫,使得在課程設計前期我們助教與教授們在對於實驗難度很難拿捏,一方面怕太難讓大一新生喪失信心;同時也怕太簡單丟了台大機械的顏面,好在最終的結果是好的,學生們在報告上的表現也出乎我們意料的好。希望藉由此課程能夠幫助所有同學們對於機械系所學有更進一步的了解,並且能將這堂課授予的知識以即時作能力應用在日後的課程以及工作上。Art editor Img
 

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學生實作圖片一
 

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學生實作圖片二
 

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學生實作圖片三
 

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