還有玩家在追求的"高精度零抖"溜溜球到底又是甚麼?
是甚麼原因造成溜溜球在抖動、震動? 那又滿足那些條件時可以擁有超級穩定的溜溜球?
今天我們就來藉由溜溜球這個小玩具
來講解向來都很困難的震動學中的轉子震動的部分
為什麼整個震動學這麼多，但現在又只探討轉子震動呢?
我們要先縮小範圍才利於我們找到答案，溜溜球是在轉動的時候發生震動
所以我想從"轉子"震動學中來探討大家應該都沒意見吧?
我們會先討論震動的狀況，再來討論它的成因
最後依照不同的成因，我們再來搜尋可能解決的方法
所謂的轉子震動呢，就是只有一個東西在轉動時他會有震動的狀況
這種在轉動震動的狀況有兩種，一種是偏移震動，另一種是偏心震動
轉子偏移震動
偏移震動講簡單一點，其實就只是轉子的質心(質量中心，Mass center)不在旋轉軸心上
最好的例子就是洗衣機、脫水機
當衣服都偏向一邊比較多的時候，此時洗衣機、脫水機啟動，機器內部的大滾筒(轉子)整個都在晃動
相信大家應該都很能夠理解它的成因，就好像離心力被甩出去一樣
上面這張圖，以洗衣機、脫水機來說，是從上往下看
以溜溜球來說，是從側邊看過去
轉子偏心震動
偏心震動就比較複雜了
偏心震動的意思是指質量中心是在旋轉軸心上，可是在立體空間中
由質心所排列起來的中心線與旋轉軸心有夾角
偏移震動可以看成是在立體空間中，這條中心線與旋轉軸心平行，但不重疊
偏心震動就不會整個轉子都像上上下下那樣跳動，而有點像是左邊高的時候右邊低
變成像是在擺動，而不是跳動
在溜溜球上就好比，一邊的球體質心比較高，另一邊的球體剛好比較低
所以排列起來的中心線與旋轉軸心有個夾角，導致溜溜球在空轉時會擺動
講簡單一點，就好像兩個偏移震動，但是在不同的位置、方向
所以造成一個以轉動方式呈現的震動
圖中這樣的震動狀況，從我們這個視角來看，溜溜球看起來就好像左右晃動一樣
但實際上他是不停的順時針、逆時針交換旋轉
綜合以上
其實溜溜球或任何轉子會震動就只是一個簡單的原因
質心或質心排起來的線並沒有對齊旋轉軸心而已
如果只是左邊球體比較重，那溜溜球也不會震動，因為基本上質心還是在旋轉軸心上
這點大家要特別搞清楚，並不會因為某一邊球體比較重就造成溜溜球震動
更不會因為重量都分配在外圈就導致溜溜球震動，就算分配在外圈
只要質心在旋轉軸心上溜溜球就會是穩的
那是甚麼原因導致質心位置沒有對齊呢?
很多人認為溜溜球震動、不穩與設計有關，其實與球型的設計一點都沒有關係
如果溜溜球做的很精密、很正確，但兩個溜溜球球體組合後使用還是會震動
那頂多也只跟球體軸心的對其設計有關而已，與球體的形狀並無關係
當然，這是在討論車床所製作的圓形球體下，我們並不討論正方形或其他怪異形狀的球體
溜溜球主要有四個元件，球體、回收、軸承、軸心
這四個元件都會是影響質心是否對齊旋轉軸心的因素
以下我們就分開討論它的原理與解決辦法，我們從最小、可能性最低的開始
1. 回收
回收也有重量，而且現在回收又都是軟的、可以變形的
若你的回收是有背膠的，那當然是一翻兩瞪眼，若你貼的不好
導致他重量分布不均勻，那質心當然不再旋轉軸心上
若你採用沒有背膠的回收那當然就還有調整的餘地
但是不用擔心，因為回收的重量才零點幾克而已，以整顆溜溜球65g左右的重量來說
回收就算沒有弄好，影響的程度也只是微乎其微，所以並不用把責任怪在回收上
2. 軸承
若軸承內、外徑的圓形沒有同心，那一定會造成質心沒有對齊的狀況
從圖上面我們看得很清楚，因為軸承內、外徑沒有對齊
所以溜溜球在空轉的時候一定會震動
原因就在於，軸承不太可能做出不同心的
只要軸承選用標準零件(不要使用訂製規格)，當標準零件生產至一定的數量時
軸承工廠一定有辦法把軸承做到最精準，所有的誤差都會在合理範圍內
包含內、外徑的同心度，還有軸承兩側平片的平行度，一定都會是最好的
除非你買的備品是特別爛、特別便宜的零件，那才有可能是不好的軸承
再來就是可能是你每次使用工具拆裝卡死的軸承時，破壞了軸承的精準度
你使用工具硬夾導致軸承外圈變形，與內圈精密度跑掉，這也是有可能的
所以趕快換不用工具拆裝軸承的溜溜球吧!
軸心是連接兩個球體的重要零件
若軸心歪斜的話，那就直接讓兩邊的球體無法在正確的位置，而導致震動，就像下面這張圖一樣
不過也不需要擔心軸心的問題，如我剛才所說，只要是標準零件，工廠都會做得很好的
所以在一般的溜溜球系統中，軸心螺絲買來是歪的機率非常低
就算軸心羅斯是歪的，也會因為軸承兩側一定是平行的，而解決這個問題
因為當球體鎖到底的時候，軸承兩側的平面會強制溜溜球的球體一定要平行
這樣就不會有上面那張圖的問題
下面這張圖是YoyoJam公司從2002年就開始使用的軸承座與軸心螺絲設計
那我所設計的悠九溜溜球呢? 使用的是獨家的軸心對正系統
因為軸心對正系統所使用的軸心不是標準零件，所以就一定會有精準度的問題
不過這點玩家不用擔心，設計不單只是功能或外型上的設計
我連製作過程、方法都考慮進來了，我所使用的訂製軸心採用的是CNC車床"一次"加工
意思就是，這隻軸心從頭到尾都是一次完成，沒有經過換面、需要校正的動作
所以可以確保軸心上每一個圓圈都會是同心的
但當然，目前市售中的軸心採用316L不鏽鋼，他還是會在嚴格的使用環境下歪斜
若發生歪斜也不用擔心，目前我這邊都可以做免費更換
而未來一代的產品中我也為求更好，所以採用鈦合金作為材料
若連重新設計過的軸心搭配鈦合金材料你都還可以在正常使用狀態下弄歪，那我真的得要說
你是難得一見的練武奇才!
4. 球體
最後一項，也是溜溜球最重樣的部分，球體
目前大部分的廠商，已經不改動上述的部分，單單只變動球體的外型
所以很多人都認為，是球體外型造成溜溜球震動的
我可以很確定的告訴大家，絕對不是!
如我上面所說，造成溜溜球震動只是質心沒有對齊而已
我們可以藉由任何方法對其兩邊球體的質心，不論是YYJ的設計，還是我悠九的新設計
目的都是一樣的，為了對齊球體兩邊的質心
YYJ的設計很簡單，兩邊的球體都會卡住一個保證精準的標準零件，軸承
所以球體對齊上是沒有問題
而我悠九的設計，透過新的概念，且不想卡死軸承，也藉由軸心來對齊兩邊的球體
那既然都做到了，為什麼溜溜球還是會震動呢?
大家遺漏了一個很重要的問題，這也是為什麼我之前要介紹溜溜球的加工過程
溜溜球雖然採用CNC(電腦數值控制)車床製作，但一次只能加工一面
溜溜球是需要兩面加工的，雖然市面上有全自動的電腦車床可以辦到機器幫你換面加工
但是以溜溜球的數量來說，更本不可能啟動那樣的車床來製作
所以最大的問題就出在換面時的手工，所有的溜溜球都加工好第一面以後
要在進行第二次加工，做第二面，可是必須讓第二面在加工之前要對齊第一面
這樣才能確保單一球體的質心是在旋轉中心上
其餘的設計原因
不論你是把重量放外圈、放內圈都不會影響震動的問題
若工廠車床師傅的作工很好，每一次都認真對齊，那溜溜球不論設計是哪一種，都會是穩的
但若做工不好，確實可以藉由把重量放在內圈就可以減少震動
因為重量在內圈，所以加工的誤差被縮小了、震動縮小了
若重量在外圈，就會像火箭只是偏差一度，可是因為要飛到很遠的地方，導致偏差被放大
不過這種把重量放在內圈的處理方法絕對不會是正確的方法
這就好比治安不好，要求女子夜歸不能穿短裙一樣
真正的問題在於治安，而不是女子身上穿甚麼
治安好，女子就算穿性感內衣出門都沒問題，只要她願意的話
若治安不好，雖然女子穿的保守點可以讓歹徒沒那麼衝動
但這絕對是治標不治本的方法
解決問題
我們應該找關鍵的癥結點
而溜溜球會震動的問題，其實就只是"作工"問題而已
而這個作工問題，換句話說是.... $$的問題
因為溜溜球的生產數量太少，所以它背後的利潤不大
工廠自然不會想花太多心思或勞力去讓溜溜球製作起來非常精準
這也是為什麼，現在我悠九我選擇自己研究製作方法，甚至親自下去製作
也因為這樣，有些較為低價的溜溜球，明明是同一款溜溜球，但有些抖、有些穩
就是因為$$的問題，有些師傅製作時恰巧對齊了，而有些沒有
而較貴的溜溜球，因為你付的$$多，所以師傅也願意多花時間來對齊
這就是市面上溜溜球抖與不抖的原因了
以上討論的震動，只單純先討論球體的震動
未來有機會再來討論較為複雜的
為什麼摸溜溜球的線會感受到震動?
看完這一篇
你了解溜溜球為什麼會抖了嗎?
你也知道該怎麼解決問題了嗎?
其實這背後在告訴你
如何透過簡單的步驟來找到問題的答案
了解問題、簡化問題、問題歸類、解決問題、結果討論
台灣的教育讓我們往往只會去解題
但其實問題是甚麼我們根本就不清楚
溜溜球會震動的問題，很清楚的它是震動，所以一定是被歸類在動力學中的振動問題
也可以透過簡化問題來把溜溜球的元件拆開一一來檢查問題在哪裡
我們不能永遠只用我們現在會的方法來處理問題
因為就是因為我們一直用這種方法，台灣現在才這樣...
是時候，換個方法來試試看
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