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臺灣大學機械系電子報

系友/教師園地

我記得的機械設計實習

劉霆副教授

 

45年前的機械設計實習

 

    記得我在台大機械系唸書的時候(1975~1979),必修課的學分就有144學分,超過了部定的畢業140學分。這些課程,除了工場實習、校外實習、機工實驗外,全部都是理論與知識性的課程,都是講演的教室課,沒有老師帶學生做專題,更不要說動手實作的課程。一來每學期修習的學分數已經很多了,沒有時間去做別的事情,二來沒有動手或是實作的環境,沒有經費設備與人力可以提供這樣的課程。(我記得在大二的時候,系裡來了幾位年輕的新老師,黃秉鈞老師、范光照老師、周賢福老師,才開始有做一些專題,同學們要搶著去做,都有很多心得收穫與幫助。)

    由於我對設計滿有興趣的,我比較投入在機械設計方面的課程。除了大二的機動學一、二,大三的機械設計原理上、下(也就是現在的機械設計原理和機械元件設計)外,那時候與設計製圖相關的必修課程有工程圖學上下,機械畫上下,機械設計製圖上下,六門課,就都是一直在畫圖,用儀器製圖,圓規三角板,而且還要用鴨嘴筆或是針筆上墨,很紮實的三年製圖課程。這些課我是相當喜歡,覺得學習畫圖是學習另一種語言,另一種表達的方法,要把機械設計的結果很正確地完整地表達出來,傳遞給其他設計生產製造與保養維修的工程人員。經過這些課程的訓練,也讓我能夠可以細心耐心地,完整正確的呈現與傳達我心裡的設計理念。(當然也有不少同學很不喜歡這些畫圖課,也因而研發出許多用來抄圖複製作業的辦法,也可見我們同學相當具有創意,因為需要而努力創新!)

    在以前上課都是傳統的講授方法,機械設計在學校裡所講授的就都是理論或是簡單的範例,有很多力學的方程式,讓人覺得這是材料力學的重修,還有許多經驗公式與設計選用的規格與各種參數,讓人覺得就只是查表、查編號,是一個沒有學問的事情。除了公式就是查表,或是照著範例來計算與畫圖,沒有真實的設計過程,當然更沒辦法讓同學去真正地設計一台有用的機器,可以說是讓同學們很無感,老師也很無奈的一門課。

    在那個時候,蔣君宏老師(照片1)首先開了一個不一樣的課,上下兩學期的機械設計實習一、二,是給大四的同學選修的。讓同學學習與經歷機械設計的過程,在這門課裡,同學可以選擇題目,進行完整的機械設計,產出完整的設計圖(零件圖、組合圖、零件表)。教室就在機械系舊館的二樓,找了一個小房間,當成機械設計教室,因為房間很小,只能放12張最簡單的製圖桌和平行尺,每學期就只能收12位同學。

    到我們那一屆的時候,蔣老師覺得繪圖的基礎還是不夠紮實,於是就在我們大三下的時候,開了機械設計實習製圖,算是機械設計實習的先修班,也是只收12位同學。也就是說首先學繪圖一學期,然後大四才能可以開始進入機械設計的學習。這一綁約就是一年半,不能中途落跑,還好我們那一屆也沒有人落跑。在照片2裡,坐在中間打領帶的是蔣老師,我們在大四下的時候,有一位同學,陳志信,很有興趣,但是就只能來修機械設計實習製圖,算是加入我們的行列,這也是照片裡有13位同學的原因。
(我們那一年,想修課的人多了一點,超過了12人,後來就是抽籤,決定修課的12位同學。我想,如果我沒有抽到籤,或許今天的我就不是這樣的了。命運是很奇妙的!)

    這門課的進行就是設計的實作,找一個合適的主題,進行設計,讓同學知道什麼是設計。每個設計都要是合理的,而設計就是要合理。設計的尺寸標註一定要正確,材料選用、加工製造的工序也要可行,還有重要關鍵零件都要驗算分析是否合於要求,最後產出的每張圖都要上墨,那時候還沒有電腦,BOM表都是用手寫工程字的,感覺很正式。

    我還記得我的題目,我和吳泰彰同學合作,設計一個可調整定流量的往覆式泵,我負責的部分是機構的選擇,可調整流量的連桿組的設計,吳泰彰負責閥體、管路、馬達以及底座的設計。說起來簡單,先從規格設定與設計要求開始規劃,然後進行打樣(layout)選配各部分的主要零組件,然後進行零件設計。記得那時候,蔣老師每個星期會來跟我們檢討圖面。一直被他問:為什麼要有這個尺寸?基準在哪裡?怎麼加工製作?怎麼去量測檢驗?將來怎麼維修與更換?常常被問得是詞窮語塞,才知道自己沒有考慮周全,還有很多不夠的地方,需要再去找資料跟努力鑽研來解決問題。蔣老師的嚴格要求,就在設計的過程中,一步一步的帶引我們瞭解整個設計的過程。打樣的時候要看大局,要能夠整體來思考,而到了零組件設計,更要一絲不苟,細節真的很重要,沒有正確的設計,零件本身會有問題,而且連生產製造組裝維修都會有問題。這是對我影響最大的,也是我所學到在設計時,最重要的精神了。後來自己帶學生才知道,這樣師徒式的教學真的很不容易,老師除了知識理論外,也要有足夠的經驗和耐性,才能帶領得住這些不知天高地厚的年輕小伙子。
(那時候教室是沒有冷氣的,還真不知道到了夏天,我們怎麼能夠耐得住熱。記得蔣老師上課時,帶冰淇淋三明治、冰棒還有牛軋糖來給我們吃,大家都十分高興,他也會講一些他的小故事,讓我們看到在他嚴肅的外表下,也有溫和與輕鬆的一面。)
(那時候,機械系舊館裡面只有老師研究室,平常沒有同學進出的。我們幾個學生進進出出,吵吵鬧鬧的,常常被舊館的校工唸,每次都說我們把他剛拖乾淨的走廊地板給弄髒了。)

 

30年前的機械設計實習

 

    時間過了9年,1988年秋,我回到台大機械系任教,那時蔣老師還在,但是已經沒有開機械設計實習了。蔣老師在1990年也退休了。但是我一直念念不忘,覺得機械設計實習這門課對同學的幫助很大,或許不能讓所有同學都有這樣的歷練,但是經過了這樣的過程,可以將我們安排的所有設計課程整合起來,才能夠有真實的感覺。

    到了1991年秋,我跟劉正良老師、尤春風老師再把機械設計實習這門課給開了出來,也是兩學期的課,但是,這次我們要求同學能夠組成兩或三人的團隊,將設計實現,更真實的去面對設計到成品的過程。第一個學期,我們從設計開始,在第二個學期,同學到實習工場去製作原型機,工場的師傅會來指導,至於材料的經費,我們來想辦法提供。學期結束時,要完成具體的作品,實際運作及驗證設計的正確。同時,同學也把這門課當成學士專題,做成報告,甚至於要提出專利申請。每屆大約有10~20位同學來修習,有許多很精彩的作品,如果有機會,將來再來介紹一下。

    在那個時候,我們機械設計課程中,設計組的老師越來越多,請見照片3,也慢慢地增加了專題與實作的部分,例如爬樹機、動力車這些題目,配合著課程讓同學可以有進行設計的機會。機械設計不再是紙上談兵,而是要能實作有成品。同時,系裡面的很多老師都有帶學生進行學士專題研究,系裡也舉辦了機械系的學生科技競賽,創意競賽等活動,同學不再缺少題目進行研究或是動手做的機會。

    機械設計實習這門課需要動用到許多資源,場地、經費、工場的之支援,還有三位老師的投入,負擔不能說不大,而且系裡面已經有許多機會讓學生可以學習設計、進行研究與動手做。所以後來到了1999年,這門課就不再開了,應該說也不需要再繼續開了。我們改成開授機械設計概論,讓同學早點認識機械設計,也舉辦創意競賽,讓同學能夠創新與進行設計實作。這些變化,其實跟我們機械系現在的課程也都相當地有關係,是從過去的課堂理論講授,轉型成目前以能力導向的教學方式。讓同學不再是聽與看,而是動手做與經歷,建立自己整合的能力,這些也舊事機械設計實習課程規劃時的期望與目標。

 

後記


    機械系電子報編輯小組找到我之前寫的第二屆DIY競賽橡皮筋動力車的報導,要我再寫一篇Part II,我想了寫,其實是在之前發生的比較有意思,機械設計實習,讓我回憶起當年的情形,也從它的變化看到了台大機械系的課程不斷的在演化與轉變。Art editor Img

蔣君宏老師與師母


1979年機械設計實習
照片中,從左邊開始是:吳仙堯、呂宗熙、鄭逸方、吳泰彰(後)、蔡朝陽(前坐)、蔡政雄、賴偉崇(前)、陳志信(後)、蕭家賢(中)、蔣君宏老師、賴明嘉、洪有在、何應勤、劉霆。


設計組老師聚餐合照(1999年)
前排由左至右:鍾添東老師、廖燈圭老師、蔣君宏老師、蔣師母、康鳳梅老師、後排由左至右:劉霆老師、傅增棣老師、尤春風老師、張所鋐老師、黃元茂老師、陳達仁老師、李志中老師、黃光裕老師、劉正良老師

 

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