南台科技大学机械系98学年度第2学期学生专题制作精.docx
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南台科技大学机械系98学年度第2学期学生专题制作精
南台科技大學機械系98學年度第2學期學生專題製作
研究報告書
題目:
具定時及偵測裝置之點香器
指導老師:
參賽組員:
胡忠志班級:
車輛三乙
:
洪子賢班級:
車輛三乙
:
黃崇貽班級:
車輛三乙
中華民國99年5月25日
摘要:
由於台灣宗教信仰盛行,全台統計廟宇約四萬間,然而香是人民與神明溝通的媒介,所以點香機是不可或缺的。
點香機不當使用引起寺廟大火以及民宅火災意外頻傳,造成嚴重的損失。
點香機加上安全機構,來減少災害的損失。
讓使用者能夠安心的使用。
因此我們決定做點香器,去研究如何讓他更安全,我們參考了市面上的點香器,大致放可分為兩種,一種是壓電式另一種是電子點火,在這兩種裡我們發現都需要靠外力才可以點燃,所以我們先從開關下手,想把點香器改成電子式的,所以我們想到電磁閥,用他來控制瓦斯的開跟關,再加上計時器,另一種從機構方面去想的,有扭轉彈簧,靠這彈簧的鬆緊來控制按鈕回彈的速度,用這樣的方式達到計時的功能,或是運用烤箱定時的按鈕來當作定時功能,把所以可能的因素都加上,這次的其中報告,老師覺得我們這些好像沒意義,所以我們打算用紅外線來控制點火,順便加上瓦斯測漏系統,以達到最安全最有保障的功用,當初我們討論時已經有想到這個想法,可是我們會沒用只是我們想用最低的價錢讓買家可以得到更安全的點香器。
前言:
由於台灣宗教信仰盛行,全台統計廟宇約四萬間,然而香是人民與神明溝通的媒介,所以點香機是不可或缺的。
而不當的使用所引起寺廟的大火以及民宅火災意外頻傳,造成嚴重的損失。
研究目的:
決定在點香機加上簡單的機構來達到安全的效果,讓各種點香機可以利用小成本來安裝此裝置,來減少災害所造成的各方面損失,讓使用者能夠安心的使用。
未來亦可將此裝置加入在家庭式及工業用的瓦斯用品。
文獻探討:
計時裝置的研究
時鐘機械原理的發展<立軸與橫桿擒縱器>
第一座機械鐘(約1300年)裡所出現的創新零件稱為擒縱器,它不但可以控制冠輪的轉動,而且可以傳送動力保持振盪器的運動,因此可以調校計時器運作的速度。
帶有鋸齒的冠輪(或稱為擒縱輪)是由一系列齒輪所驅動,動力來源則是繫在繩索上的砝碼,它纏繞在冠輪軸上。
順時鐘運動的冠輪,會被兩片從垂直桿(稱為立軸)上伸出的掣片阻擋,立軸上還附著一根橫桿。
當上面的掣片卡住冠輪時,會發出「滴」一聲,咬合的輪齒慢慢迫使掣片向後轉動,直到它可以脫身。
但是這時,冠輪的轉動又會被下面的掣片卡住而發出「答」一聲,並迫使立軸往反方向旋轉。
由於冠輪的帶動,立軸與橫桿就這樣來回擺動,直到繩索鬆脫為止。
至於整個機組運行的快慢,可以用橫桿臂上的砝碼位置來調整,砝碼外移時,機組便會走得慢些,砝碼內移則走得快些。
時鐘機械原理的發展<均錐輪>
由於15世紀前半期均錐輪的發明,以螺旋彈簧作為計時器動力來源的想法才變得實際可行。
雖然彈簧的確是一種小巧的動力來源,但是它產生的力量並不固定;當彈簧繞得愈緊,所產生的力會愈大。
均錐輪是一個表面覆蓋著螺旋狀溝槽的圓錐狀滑輪裝置,用來調節計時器中主彈簧力量的變動。
在纏繞著彈簧的圓筒與均錐輪間用一條繩索或鏈子連結。
當主彈簧完全繞緊時,繩索會捲到均錐輪較細的頂端,由於力矩臂較短,所產生的槓桿效用也較小。
當鐘走了一段時間後,連結的繩索會慢慢地繞回到圓筒上。
為了平衡彈簧漸漸減弱的力量,均錐輪上的繩索也隨著螺旋狀溝槽增加它的直徑。
如此一來,雖然主彈簧的張力愈來愈弱,但是送到計時器齒輪上的力卻能保持固定。
彈簧特性與曲線
定義:
表徵彈簧載荷F、T與其變形l之間關係的曲線,稱為彈簧特性線。
2、载荷与变形:
对于受压或受拉的弹簧,载荷指压力或拉力,变形是指弹簧压缩量或伸长量;对于受扭转的弹簧,载荷是指扭矩,变載荷與變形:
對於受壓或受拉的彈簧,載荷指壓力或拉力,變形是指彈簧壓縮量或
伸長量;對於受扭轉的彈簧,載荷是指扭矩,變形是指扭角。
3、常见类型:
按照结构型式不同,常见的
彈簧的特性曲線應繪製在彈簧的工作圖上,作為檢驗與試驗的依據之一。
同时还可在设计弹簧时,利用特性曲线进行载荷与变形关系的分析。
同時還可在設計彈簧時,利用特性曲線進行載荷與變形關係的分析。
彈簧剛度
1、定义:
定義:
弹簧刚度是指使弹簧产生单位变形的载荷,用C和CT分别表示拉(压)弹簧的刚度与扭转弹簧的刚度,其表达式如下:
彈簧剛度是指使彈簧產生單位變形的載荷,用C和CT分別表示拉(壓)彈簧的剛度與扭轉彈簧的剛度,
研究方法:
蒐集了有關的產品資訊後,比較各個種類的差異性與加入安全機構的可行性之後,決定所要加入的點香器類型,再來討論如何使點香器達到增進安全的效果,以這個方向列出了幾個方案逐一的比較優劣,達到我們所要的研究目的。
上圖即是討論後所決定的各個元件。
我們所決定的管路型電磁閥類型有常開與常閉式,依流體與用途的不同,所使用的管徑與螺牙也各有差異,而計時器方面剛開始先使用最簡單的十秒計時器做為測試,可是礙於防爆線圈的必要性和價格問題,與我們所訂的目的不符合。
所以又另外想了扭轉彈簧,在作用力的互相牽制之下,能達到在規定的時間之內使開關回復至原位的作用,也能調整彈簧的鬆緊以改變回復的時間長短,而如何在時間還沒到時,使彈簧歸回原來位置是目前所遇到的問題。
發條是類似於烤箱的開關原理,在轉到所要之時間刻度,瓦斯就一直開啟直到發條慢慢轉至原來位置後,關閉瓦斯出口,可是也跟扭轉彈簧有著同樣的歸回問題。
未來還可能加入瓦斯未關的提醒裝置、感應點火和電池電壓過低提醒…等,讓安全性方面能更高。
結果與討論:
方案一:
利用電磁閥加上計時器,讓設定的時間到時,就能使瓦斯馬上關閉。
(如圖一)
方案二:
加入類似於烤箱的開關定時裝置,以達到定時的作用。
(如圖二)
方案三:
扭轉彈簧回彈機構。
(如圖三)
電池電壓過低提醒裝置。
(如圖四)
結論與建議:
一開始我們的構想是想用高成本的元件,讓我們的點香器達到定時的功用,但因為考量最終的研究目的,所以把一些較高科技的元件給放棄了,像是電磁閥或是紅外線感測器…等,從機構方面著手,因為利用機構控制點火及瓦斯系統,達到極高的便利性及低成本的效果。
後來我們經過期中報告完後,我們換了另外一種構想,放棄之前的想法,用電路系統加上電磁閥跟紅外線元件,以達到最便利的功用,在未來的路上我們想往專利這方面去努力,讓全台灣廟宇裡可以有方便又安全的點香器,不會因為廟裡的人為使用不當而造成火災,也想在出火口改成多孔式的,可以同時讓更多的人使用。
參考文獻:
科學人雜誌網
金器工業.tw/big5/prod_list.php?
seriesid=53
福興彈簧股份有限公司.tw/
聲寶股份有限公司.tw/
佳工機電網
慶芳金香舖
預期成果表
南台科技大學98學年度第2學期機械系學生專題製作
預期成果
作品名稱
具定時及偵測裝置之點香器
參與者
車輛三乙:
49615093胡忠志
49615042洪子賢
49615114黃崇貽
預期研究成果或貢獻
利用元件加上可行的機構,使得點香器利用小成本就可以安裝此裝置,以達到防止火災帶來的災害。
這期間的思考方向就是從電路和瓦斯開關作為出發點。
考慮利用各種元件定時器(圖一)、電磁閥(圖一)、發條機構(圖二)和扭轉彈簧(圖三)等,來達到預定的結果,未來可能加入蜂鳴器或瓦斯感測器等,讓使用者能更安心的使用。
並且於未來能夠申請取得新型專利。
指導老師簽章:
表49、學生實務專題意見調查表(學生問卷)
基本資料
1.指導老師:
2.開課班級:
四技
3.小組成員:
4.修課學期:
98.2
學生實務專題意見調查,填答說明:
您是否同意在經過一學年的「學生實務專題」課程後,能達成以下教學目標?
學生意見
(「是」請填1,「否」請填0)
1.1a是否應用機械工程與科技背景的基本知識?
1.1b是否從中獲得未來終身學習的基礎?
1.2a是否使用電腦及電腦相關之設備?
1.2b是否自行撰寫程式?
1.3a是否獲得設計與實作經驗?
1.3b是否做專業資料搜尋?
1.3c是否應用到數據分析、推導與演繹的能力?
2.1是否從中獲得計畫、評估以及執行工程分析之能力?
2.2a是否有提昇口頭及示範能力?
2.2b是否有提昇書面報告能力?
2.3a是否從中建立專業責任?
2.3b是否從中建立職業倫理之觀念?
2.4a是否應用到跨領域知識?
2.4b是否有良好團隊合作關係?
2.4c是否展現創新能力?
3.1a是否有助於了解你在當代社會應扮演的工程角色?
3.1b是否有助於提昇適應社會環境變遷之能力?
3.2是否有將文化、藝術或人文素養融合專題製作中?
3.3是否有參考到以外語撰寫之相關資料?
3.4本專題實作經驗是否可成為終身學習的工具?
學生實務專題意見調查表(指導老師問卷)
基本資料
1.指導老師:
2.開課班級:
四技
3.小組成員:
4.修課學期:
98.2
學生實務專題意見調查,填答說明:
您是否同意在經過一學年的「學生實務專題」課程後,能達成以下教學目標?
指導老師意見
(「是」請填1,「否」請填0)
1.1a是否應用機械工程與科技背景的基本知識?
1.1b是否從中獲得未來終身學習的基礎?
1.2a是否使用電腦及電腦相關之設備?
1.2b是否自行撰寫程式?
1.3a是否獲得設計與實作經驗?
1.3b是否做專業資料搜尋?
1.3c是否應用到數據分析、推導與演繹的能力?
2.1是否從中獲得計畫、評估以及執行工程分析之能力?
2.2a是否有提昇口頭及示範能力?
2.2b是否有提昇書面報告能力?
2.3a是否從中建立專業責任?
2.3b是否從中建立職業倫理之觀念?
2.4a是否應用到跨領域知識?
2.4b是否有良好團隊合作關係?
2.4c是否展現創新能力?
3.1a是否有助於了解你在當代社會應扮演的工程角色?
3.1b是否有助於提昇適應社會環境變遷之能力?
3.2是否有將文化、藝術或人文素養融合專題製作中?
3.3是否有參考到以外語撰寫之相關資料?
3.4本專題實作經驗是否可成為終身學習的工具?
【附件六】
專題題目:
具定時及偵測裝置之點香器
實務專題協力單位資料表1
協力單位名稱
聯絡人
電話
地址
可協助加工項目
備註
南台機械系
南台科大K棟
測試電路
南台機械系
陳文川
南台科大Q棟
工具、車床、铣床
1協力單位可以是校外加工廠家,或是校內各院系實習工廠和實驗室。
備註欄可註記意願、能力程度等。
零組件/材料/工具供應店家資料表2
店家名稱
聯絡人
電話
地址
可提供零組件/
材料/工具項目
備註
金普五金藝品場
07-3840984
高雄市三民區春陽路286號
點香器
價格便宜
南一電子材料
06-226-0022
台南市民族路2段71號
各式電子材料
物品齊全
2指可提供各種機械零組件、電子元件、控制元件、馬達、五金材料、組裝工具等店家。
備註欄可註記取得經驗、是否物美價廉等。
若表格不足,請自行加頁。
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- 科技大学 机械系 98 学年度 学期 学生 专题 制作