STEM教育知識增益系列：使用常用手工具和材料製作太陽能車

模型工作坊 (新辦)19‐10‐2020

講者:李世德STEM教育中心項目經理

目標:加深參加者對教授科技探究活動適用材料、元件和安全使手工具的認識

時 間 程 序

2:00 - 2:15 簽 到

2:15 – 2:30 1. 簡介模型太陽能車設計考量

2:30 - 4:30

2. 製作模型太陽能車

善用材料和標準元件

手工具安全

善用工具畫線、安全切割和組裝模型太陽能車

4:30 – 4:45 問 與 答

設計考量:

善用材料:可用𠝹紙刀切割的材料: 卡紙、瓦楞膠板、瓦楞紙、飛機木、發泡膠板、珍珠板

善用標準元件1:

帶線/不帶線 25mA 直流馬達, 2mm軸, 1880 r.p.m.

按壓式快速接線夾

帶線/不帶線 3V 500mA太陽能電池

標準元件/零件能減少製作工時/工序。

帶線的元件免用電烙鐵。

快速接線夾能重用、免用電烙鐵、快速掉換正負極。

太陽能馬達: 一般指低電流低電壓的直流馬達，以較小電流也可起動。這些馬達一般扭力較細、轉速較低。

善用標準元件2:

車輪的柔軟度及坑紋能增加模型車的抓地力輪直徑越大速度越快, 起動時所需的也扭力越大輪軸孔的直徑需要比車軸直徑小0.05-0.1mme.g.:配2mm車軸的車輪的孔徑=1.9mm

齒輪的大小是根據模數來決定的，例如: 0.5, 1 0.5模數的齒輪直徑=模數×齒數+1

– 0.5模數62T齒輪直徑 =0.5 x62+1 =32mm– 0.5模數28T冠齒輪直徑=0.5 x28+1 =15mm

正齒輪的編號: 齒數-軸徑A/B– A為緊配(比軸徑小0.05mm)，B為鬆配(大0.05mm)

– 62-2B: 62齒單層齒輪鬆配2mm直徑軸

双層齒編號: 第一層齒數第二層齒數-軸徑A/B– 5008-2A: 50齒+8齒双層齒輪緊配2mm直徑軸

皇冠齒輪的編號: 開頭加上C– C28-2B: 28齒單層皇冠齒輪鬆配2mm直徑軸

善用畫線和量度工具直角尺

電子游標尺

電子磅

零尾鋼尺

測光儀光度計

安全使用手工具-𠝹紙刀• 如有需要使用𠝹刀，必須使用有合適安全鎖的

堅固𠝹刀 。• 刀刃伸出不應多於一格。• 刀尖必須保持鋒利, 善用切割墊保護刀尖和枱面• 善用可折斷的刀刃, 必須包裹刀片方可棄置。• 用後必須立即退回刀刀並鎖緊。

更為安全的旋扭鎖

安全使用手工具-𠝹紙刀(續)• 只能使用金屬尺輔助𠝹切直線• 必須按壓2點! 細切割角度! 分2次或以上的切割! • 使用鋁角輔助𠝹切直線，能有效防止學生𠝹傷手指。• 有關使用鋒利工具的安全要點，可參閱由香港教育局編印的《小學視覺藝術科安全指引》及《學校工場安全守則》的

新版本。

鋼尺

細角度刀長不多於1格

兩點按壓善用格線以切割1cm單位的長度

鋁角

安全防護尺

• 使用電手工具時，必須選用雙重絶緣認證。

• 熱膠槍宜設有明顯指示燈，提醒工具加熱中。

• 熔膠和金屬槍咀的溫度很高，達攝氏110-200度，必須小心使用。

• 槍咀必須向下並擺放在指定位置，慎防熔膠流到桌面!

• 注意桌面清潔!不可隨意觸摸桌面!• 若不慎讓皮膚黏上熔膠，必須盡

快用流動的清水降溫15-30分鐘，並作適當治理。

安全使用手工具-熱膠槍

開關掣連指示燈

欠開關掣及指示燈

• 善用不同的黏合劑替代熱膠槍:• 混合膠、AA膠(備妥溶解液)、UHU

安全使用手工具-熱膠槍(續)

• 使用槓桿原理的工具時, 請握持工具近尾部位置• 平咀鉗剪斷鋼枝時, 提防飛脫的鋼枝• 小型消防剪更省力, 剪斷時鋼枝便不會飛彈• 不使用時, 請善用備有安全鎖/開關掣的工具

200mm長的消防剪已可剪斷4mm的鐵枝/2mm鋼枝

開關掣

安全使用手工具

• 善用開線長度計和咬合力調校旋鈕• 善用剪斷電線功能

咬合力調校旋鈕

開線長度計

電線剪

安全使用手工具-開線鉗

相關的安全指引/事宜的參考資料

學校工場安全守則 2020 https://www.edb.gov.hk/tc/curriculum-development/kla/technology-edu/resources/tech-subjects/safety.html

20202

第二節-製作模型太陽能車

太陽車材料表

1 太陽電池3V 500mA, 1

2 低電流電達 3V25mA 2mm軸 1

3 快速電線夾 1

4 3mm厚PVC瓦楞膠板 1件

5 2mm直徑鋼軸130MM長 2枝

6 42mm直徑玩具膠車輪緊配2mm軸 4

7 10T, 14T小齒輪緊配2mm軸(10-2A, , 14-2A) 各1粒

8 28T, 40T皇冠齒輪鬆配2mm軸(C2808-2B, C4010-2B) 各1粒

9 52T, 56T, 62T正齒輪緊配2mm軸(52-2A, 56-2A, 62-

2A)

各1粒

第二節-製作模型太陽能車齒輪比=被動齒輪齒數/驅動齒輪齒數

14齒齒輪驅動28齒齒輪的齒輪比= 28/14= 2 : 1

8T齒輪驅動40T齒輪的齒輪比 = 40/8= 5 : 1

不同組合的齒輪比及效果:14齒齒輪驅動28齒齒輪: 車速快、扭力小(上斜坡有困難)8T齒輪驅動62T齒輪: 車速慢、扭力較大(起動較易、較易上斜坡)

第二節-以冠齒輪製作模型太陽能車

重要尺寸

難點: 1. 計算/畫線準確2.插入皇冠齒輪

第二節-以正齒輪製作模型太陽能車重要尺寸車輪直徑 =42mm62T齒輪直徑 =32mm馬達直徑 =24.4mm

1. 設計及切割車架2. 62T齒輪入後軸15mm, 輪入後軸緊

貼齒輪，半組合後軸插入楞膠板，軸另一端入車輪，測試轉動暢順。

3. 車輪入前軸，半組合前軸插入楞膠板，軸另一端入車輪，測試轉動暢順。

4. 8T齒輪入馬達，試位及在車架標示黏合記號。擠熱熔膠在標記上，按半分鐘。

5. 固定快速接線夾和接連馬達。6. 接連太陽能板，測試行車方向。有需

時反轉電極接駁!難點: 固定馬達時保持

齒輪鬆緊合適

第三節-QA/附加示範/設計變奏• 示範以UHU膠固定馬達• 示範製作可調角度太陽能電池支架

使用UHU時，要以皺紋膠紙固定待乾

類似設計的變奏

可調校角度太陽能車

可調校角度太陽能車

不同類型的製作:全雷射切割