４連休の部活動で車体設計【R&Dプロジェクト部】

昨年度、全国大会出場を逃したCamera_Classマイコンカーの車体の再設計にようやく取り掛かります。

昨年度車体を共同開発した金沢市立工業高校さんは全国大会3位、北信越大会1位。

同じく昨年度車体を共同開発した石川県立工業高校さんは北信越大会2位。私たちは北信越大会3位と4位。

リベンジで行ってきた２月のテクノプラザおかや杯では1位2位3位。解析すると金沢市立工業より早くなった。

・・・目指せ全国優勝（いつも車体だけトップクラス？）。

しかし、2月の大会から早半年経とうとしているものの、まったく開発が進んでいない状況。この4連休からスタートです。

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前回はここまで（半月以上前）。再設計の優先順位は以下の通りです。

①　ステアリングギヤ（市販品のサーボモータの中にある）が壊れるので壊れないようにする。

②　軽量化（部品点数増なのに・・・）

③　ほか何か性能上がらないか？

 

初日は設計方針の確認、他校のマイコンカーの強みを使えないか検討。以下も初日の内容。 

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壊れないための仕掛けを学ぶ。先週、顧問がバラしていたままの旋盤（直らず放置）があったのでよかった？

過負荷（ぶつけるなど）でギヤの歯が欠けないように3段階で保護する仕組みとなっています。

（①トルクリミット機構、②真鍮製のキー、③鉄製のキー　の３つの砦でギヤを守る）

しかしこの機械は3番目の砦の鉄製のキーまで壊れていました。

 

1番目の砦、トルクリミット機構。バネとパチンコ玉と切り欠きで構成されている。

ばねの力で部品を壊さず過負荷（軸をねじる力）を逃がしてくれる。

壊れてはいませんでした。

トルクリミット機構も適切な強さで利くようになっていたかどうかは確認せずバラしてしまいました（痛恨のミス）。

 

2番目の砦の真鍮製のキー（ギヤの内側の凸になっているところ）は予想通り壊れていました。

しかし、壊れたカスで駆動がつながっていました（滑ったり滑らなかったり）。

固定ネジが外れません。ねじを緩めようとしても空回りします。

 タイヤ屋さんにあるようなエアインパクトレンチをどこかから借りてきて緩めるしかありません。

 

3番目の砦、S45C（鋼材）のピンが中で折れていました。

2番目の砦のねじを緩められなかったのはこれが原因です。ねじを緩めようとするとここが滑る。

こちらも何となく駆動力が伝わっている（滑ったり滑らなかったり）。

しかも切れたピンが片側しか抜けない。

 

故障の原因は、固定ねじの締め過ぎによるものか、何らかの過負荷でこじったのか、ぶつけた衝撃が強かったのか、

１つ目の砦が利いていなかったのか。

・・・わからなくなってきました。

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脱線したので本題へ。

上記のオチは、「壊れるギヤより弱い部分を作ること」でした。

　　

教科書でステアリング機構の下調べ　　　一次スケッチ（数時間かかった、途中眠くなる）

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2次スケッチ（20時間くらい？かなり眠くなる。空間理解がつらいです）。

空間認識能力の限界を感じ、3次元に逃げることにしました。

本校初のアッカーマン機構にしました。

（顧問は作る時間がないと言ってそれとなく反対したが、性能アップも望む部員のみなさんに押し切られました）

 

今回の改造の結果、理論的にハンドル角が反応する（所望の角度に達する）速さ4倍速くなり、性能アップができそうです。

（変更前後の評価実験チーフは部長の西山君。実験動作プログラムを作って、高速カメラで動画撮影→コマ数で確認する予定。）

CADがわからない人は並行してCAD学習

 

前部分のみ３次スケッチ（3D_CADがわかってて、形が決まっていればこれは2時間でできる）

（先に作ってあった2次元図形を利用）（ベアリングなどは干渉チェック目的のため省略）

連休中はここまで。来週は作り直しを減らすため干渉チェックを続ける。

（まだリンク部分ができていないので、できたらコンピュータ上で動かしてみる）

 

加工は中村留製のCNC旋盤で切削の予定。今年の加工チーフは生徒会副会長の中村くんの予定

（ヒマがあるのでしょうか？？？）。