Friday, December 28, 2012

溜溜球是如何對齊的?

經過之前幾篇的介紹
大家開始對所謂"穩"的溜溜球有一點認識
基本上就是溜溜球的重心要在旋轉的軸心上
這樣就不會像脫水機一樣在旋轉的時候震動

那溜溜球有兩個球體,這兩個球體是怎麼對齊的呢?
是隨便一個形狀就可以讓他們對齊嗎?
今天要來介紹兩個球體是靠那些簡單的條件來獲得穩定的空轉



在開始討論這個問題之前,我們必須先要有一個假設
就是我們先假設單一溜溜球體是很完美的,加工完美、材料完美
所以這個單一溜溜球體的重心就在球體的軸心上
這樣的假設有如某些理論假設"量子不可再被分割"
或是"光速是最快的速度"、"光速不論怎麼測量都會是光速"等
這類的假設,或是說前提,是使以下的討論更為順暢,也可以不用做過多不必要的研究

好的,現在先確定球體是完美的情況下
現在空轉的穩定與否,只與兩邊球體的組合有關了

傳統溜溜球的組合靠兩個零件,螺絲與軸承
有些人會很好奇,為什麼組合跟軸承有關?
這問題很簡單,你只要組裝的時候不把軸承放進去,你用肉眼看兩側球體有沒有平行就知道了


我們先來討論螺絲
由於一般螺絲的加工方式是使用"搓牙"
這種加工方式可以在很短的時間內加工大量螺絲上面所需要的"羅牙"
而且又符合要求,所以使用此加工方法


簡單來說就如同它的名稱一樣,搓牙
用兩塊板子去搓金屬棒讓他變成你一般所看到的螺絲
當然它也有專用的機台,搓牙機


這樣螺絲的加工方式不是最精密、最精準的
但以機械上來說,是最符合螺絲的需求,像是牙的強度
若以先前提到的車床來製作螺絲,那強度會比同樣材料但是使用搓牙的螺絲還要低些

而且在機械上來說,不會有人拿螺絲來做對齊的零件
因為螺絲與羅母(螺絲帽)間必須要有很大的間隙,這樣才能鎖進去
所以用螺絲的羅牙來對齊,實在是個不太好的策略

看到這邊你或許已經了解了
沒錯! 軸承就是溜溜球對齊關鍵
先前有介紹過滾珠軸承的製作過程,滾珠軸承的製作是非常精準的,但當然也有依價格來分級
滾珠軸承圓柱形的地方都很圓,兩側也絕對平行,經過"研磨"過
螺絲的加工可是沒有經過研磨的

溜溜球是一個3D的物體
3D物體的定義需要用三個"線性獨立"的量來定義
就好比國中數學,平面座標需要X、Y軸來定義一樣
3D的物體可以用X、Y、Z軸來定義,或著我們可以改成一個平面(X、Y軸)與一個角度來定義

溜溜球也是這樣
我們可以假想溜溜球需要先做一個"位置對齊",再做一次"角度對齊"
這樣我們就可以獲得完全精準組合好的球體

位置對齊
如下圖,我們從溜溜球的正面去看(圓形的那一面)
若可以向左邊的圖一樣,兩個球體的中心完全對齊,那這樣就是標準的,完美
右圖就是兩個球體在位置上有偏差,這空轉是一定會抖的


角度對齊
下圖是我們以溜溜球的側面(蝶翼型的那一邊)去觀察
兩側球體若完全平行,那這樣就是對齊到了,搭配上面的位置對齊,就可以有穩定的空轉
若樣右圖,那就是有角度偏差,通常這樣溜溜球是一定會震動的



若溜溜球空轉要穩定那鐵定是以上兩個條件同時都要達到的
而這也是為什麼YYJ這樣的設計最多人用,包含YYF也是這樣的設計
因為在YYJ的軸承座設計中,螺絲只負責"拉住兩邊的球體"
而利用超精準的軸承來負責做位置對齊,與角度對齊
軸承的內徑,也就是圓柱形的部分,與球體卡死,做位置對齊
軸承絕對平行的兩面,與球體夾緊時緊密貼合,達到完全平行
但當然缺點就是軸承會卡在球體上

這樣卡住的球體在清潔軸承上是個小麻煩
通常越穩的球,卡的就越緊,軸承也就越難拆
每次拆裝球體的時候,又都會把軸承座上的金屬磨下來


至於我的設計、悠九的設計
最近改用鈦合金中軸,形狀也與之前不太一樣
效能好不好,就等用了以後再說了
反正原理也是一樣,只是一般的設計用軸承對齊這兩項,而我改用中軸去對齊而已
因為你可能會要拆軸承,但你應該不太會去拆中軸,拆中軸的機率比軸承還小
所以我選擇讓中軸卡在球體上
我的設計未來會再做介紹


同樣的功能,我們可以用另一種的方法來辦到
但若我們要加入新的功能,絕對是不可能靠舊的方法就可以辦到的
(希望這句話邏輯不會太難,舊的方法就是用來達到舊的功能
難道要跟我說舊的方法使用了一百遍就可以變出新功能?)

在這世界上有太多實行舊的方法,可是它告訴你他有新功能
這些舊的方法把大家的資源都拿去了,讓真正的新方法無法實行
這個時候世界進步的速度就變慢了

有句話這麼說
「真正的暴力並不是暴力事件的本身,而是事情就發生在你眼前,你卻袖手旁觀」
我們都曾有好多機會可以學習新事物、可以認真的付出
但我們碰到難題時總是袖手旁觀,讓這些錯誤習以為常
到了最後這些錯誤好像都變成正確的事情一般地在進行

你甘願你的生活是這樣嗎?


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