全国高职学生103年度专题暨创意制作竞赛 11页

全國高職學生103年度專題暨創意製作競賽「創意組」決賽說明書群別：農業群參賽作品名稱：複合式多功能農業機具--調距物件關鍵詞：複合式、多功能、調距物件。 目錄摘要....................................................................................1壹、創意動機及目的................................................................1ㄧ創意動機............................................................................................1二目的....................................................................................................1貳、作品特色與創意特質........................................................2ㄧ作品特色............................................................................................2二創意特質............................................................................................2參、研究方法(過程)................................................................2肆、依據理論及原理................................................................2ㄧ螺旋原理............................................................................................2二摩擦力原理........................................................................................3三槓桿原理：..........................................................................................3伍、作品功用與操作方式........................................................4ㄧ作品功用............................................................................................4二操作方式............................................................................................4陸、製作歷程說明....................................................................6ㄧ調距物件製作...................................................................................6二組裝多功能滾輪................................................................................7三組裝置物平台....................................................................................8四組裝活動棧板車................................................................................92 【複合式多功能農業機具--調距物件】摘要本調距物件創意作品係利用螺旋、摩擦力與槓桿等力學與機件原理所製作出來的複合式多功能農業機具，做為本創意作品的核心物件。本物件搭配滾輪：搬運物品時不必使用拖車，也可以達到省力的目的。搭配滾輪與棧板可成為一活動棧板，可用來搬運重物，搭配平台可做為窄小空間的置物平台，搭配桌燈或文件架的支撐：可做為桌燈或文件架的底座。具有價格便宜、攜帶方便與安裝容易，可以解決依些生活上不便的問題，並且功能具有極大的擴充性可待開發。壹、創意動機及目的一、創意動機在農場實習時常要搬運一些重物，諸如：農具、種苗、桌子等，有時候會感覺非常的重，有些物品可能無法一個人搬運，若有簡易的輔助工具，可以達到省力與獨立作業的目的，做起事來一定可以更為輕鬆，又可達到事半功倍的效果。窗戶上要放置盆栽以便能照射陽光，卻因位置太狹窄而無法放置，是否有較簡便的方法可以解決，都是很實際的問題。二年級時上了一門「農業機械實習」的課程，這門課除了學習到農業用的各種機具操作，也學習到一些基本的力學與機件的原理，其中螺旋、摩擦力與槓桿是最常用的力學與機件原理，若能善用這些原理一定可以創作出實用的機具。我參加了一場學校所舉辦的「創意與專利」的研習活動，講師教了許多有關創造發明的基本觀念，其中讓我印象最深刻的就是「多觀察」、「多思考」、「分解與組合」。我們可以從現有的機具物品中適當的分解，再視需求組合成不同用途或多功能的新型或新樣式的實用工具，於是就試圖利用這些簡單的觀念為基礎，來創造一個物件可以複合在另外的物品上，並且可以具有許多功能的物件，來解決生活上的若干問題。本作品就是適當的應用滾動來減少摩擦力，利用槓桿原理增加力臂來達成省力的效果。利用螺旋原理，將螺絲做旋轉運動轉換為直線運動來調整距離。應用增加摩擦力來達成防滑效果所完成的物件，做為本創作的核心。二、目的(一)養成多觀察、多思考的習慣。(二)善用簡單的力學與機件原理。(三)利用分解與組合的概念，組裝具有多功能的複合式機具。(四)養成遇到問題，解決問題的能力。(五)製作ㄧ個具有價格便宜、攜帶方便與安裝容易，可以解決生活上不便的簡易物件。1 貳、作品特色與創意特質一、作品特色(一)具有製作成本便宜、攜帶方便、安裝容易與不易脫落等特性。(二)與滾輪結合，可依搬運的物品厚度加以調整，可達到搬運省力的目的。(三)與其他物品組合使用，可達到多功能的目的。(四)功能具有極大的擴充性。二、創意特質以調距物件物做為核心的零組件，搭配滾輪可以達到搬運能省的目的。再搭配一平板，可成為一活動棧板，可用來搬運重物。調距物件與平台結合，可做為窄小空間的置物平台。調距物件夾在桌面上可做為桌燈或文件架的支撐底座。功能還可隨時增加，具有極大的擴充性。參、研究方法(過程)一、觀察法(一)觀察現有的機器設備，其中桌球桌的球網支撐架、老虎鉗、製圖桌都有類似調整距離的機件，歸納出他們共通的特點，作為創作的起點。(二)觀察生活上有哪些不方便，想去改善的問題，一一將他們記下來。二、理論探討回顧學過的基礎理論，找出可應用的原理出來，如何可使物體直線運動來調整距離，如何減少阻力、增加摩擦力及省力的方法。三、繪製構想草圖將構想繪製成草圖，並進可能用文字寫出來。四、執行製作(一)準備材料。(二)製作成成品。(三)配合各種功能需要，實施修改。五、測試成品測試成品是否達成原先構想所期望的功能，並加以改良。肆、依據理論及原理一、螺旋原理(一)螺旋原理為斜面的一種應用。(二)公式：若線數為n、螺距為P、螺旋線相隔角度為θ，則L=nP；θ=360°/n（1）2 tanθ=L/πD（2）(三)螺旋的結構：如圖1圖1螺旋的各部名稱(四)螺旋之功用：1.連接固定機件2.傳達動力或運動3.調整機件的距離或測微(五)螺紋之應用：利用順時鐘與逆時鐘旋轉使物體直線運動，用來調整距離。二、摩擦力原理(一)摩擦力：是存在於彼此接觸的表面間，一種對於物體運動的抵抗力。(二)摩擦力大小的因素：1.接觸面性質：接觸面粗糙，則摩擦力大；接觸面光滑，則摩擦力小。2.接觸面大小：接觸面大則摩擦力大﹔接觸面小，則摩擦力小。3.正向作用力：正向作用力大，則摩擦力大；正向作用力小，則摩擦力小。(三)摩擦力的應用：1.滾輪：作最小的滾動摩擦，以滾動摩擦代替滑動摩擦。2.防滑：接觸面粗糙，則摩擦力大，可以具有防滑作用。三、槓桿原理：(一)力臂：由轉軸到力的作用線的垂直距離，稱為此作用力的力臂。(二)力臂的大小與施力方向、著力點有關，力臂愈大，愈容易使物體轉動。(三)轉動效果和力的大小及力臂有關。(四)力矩：能使物體繞轉軸產生轉動效果的物理量。力臂與力的大小的乘積，稱為力矩。(五)公式：L（力矩）=d（力臂）×F（作用力）（3）(六)應用：力臂愈大，愈省力。3 伍、作品功用與操作方式一、作品功用(一)搭配滾輪：搬運物品不必使用拖車，可以達到省力的目的。(二)搭配滾輪與棧板：可成為一活動棧板車，可用來搬運重物。(三)搭配平台：可做為窄小空間的置物平台使用。(四)搭配桌燈或文件架的支撐：可做為桌燈或文件架的固定架使用。二、操作方式(一)當兩輪手推車使用：（如圖2）圖2當兩輪手推車使用(二)當活動棧板車使用：（如圖3）圖3當活動棧板車使用(三)當置物平台使用：（如圖4）4 圖4當置物平台使用(四)當桌燈或文件架的固定架使用：（如圖5）圖5當桌燈的固定架使用5 陸、製作歷程說明一、調距物件製作(一)製作ㄩ型鐵（如圖6）1.將鐵片彎成ㄩ型形狀（本作品是利用鐵工廠用剩的C型鋼加工而成的）。2.用攻牙器在側邊中心點鑚孔攻牙，形成一個具有螺紋的圓孔。3.在底邊利用鑚床鑚四個圓孔（可改良為輻射方向的長條孔，以便配合各種不同孔距的複合物件）。圖6ㄩ型鐵(二)製作調距零件（如圖7）1.備妥8公分長螺絲一支，在螺絲頭側利用鑚床鑚一個圓孔。2.備妥鋼釘一支，將鋼釘裝在螺絲圓孔中，以便用來旋轉螺絲。3.利用車床或3D列印機製作一圓型的塑膠墊一只。4.利用止滑材質的軟塑膠片裁成與側邊面積同大的止滑墊片。圖7調距零件6 (三)組合調距物件（如圖8）1.將長螺絲裝從ㄩ型鐵側邊的圓孔旋轉入內。2.將圓形塑膠墊鎖在長螺絲上。3.將摩擦係數大的止滑軟塑膠片裝在ㄩ型鐵的另一側邊內。圖8組合完成的調距物件二、組裝多功能滾輪(一)備妥元件（如圖9）1.購買市面上現成的滾輪一個。2.購買螺絲（含墊片、螺絲母）四組。3.製作完成的調距物件一個。圖9多功能滾輪元件7 (二)組合多功能滾輪（如圖10）1.將滾輪的四個孔與調距物件底邊的四個孔對齊。2.利用四組螺絲組將滾輪與調距物件兩者所在一起，組合成為一個獨立滾輪。圖10組合完成後的多功能滾輪三、組裝置物平台(一)製作置物板（如圖11）1.視需要置物的面積大小，備妥木板一片。2.在木板的中央位置，利用鑚床鑽四個與調距物件底邊吻合的圓孔。(二)組合置物平台1.將調距物件上下反轉，調距物件的四個孔與置物板的四個孔對齊。2.利用四組螺絲組將調距物件與置物板組合在一起，成為一面積較大的置物平台。(三)置物平台之應用1.將置物平台的調距物件鎖緊在面積狹窄的地方，如：鋁窗上。2.在置物平台上放置所欲放置的物品，如：盆栽。圖11製作置物板8 四、組裝活動棧板車(一)製作平面棧板（如圖12）1.視需要備妥四方形木板一片、木棒二條。2.在木板橫切面的兩邊各釘上一條四方形長條木材。圖12平面棧板(二)組合活動棧板車（如圖13、14）1.將四個多功能滾輪裝置在平面棧板二條木材的兩端。2.將平面棧板翻面，使滾輪接觸地面，成為一活動棧板，可用來承載肥料、種苗、農作物，並可隨時移動位置。圖13組裝完成後的活動棧板車的背面圖14組裝完成後的活動棧板車的正面9