創造設計

創造設計
からくり機構を用いた風船割りレース
１４班廣政昌郎
藤岡真也
目次
１、基本コンセプト
２、製作物の概要
３、創造性のアピール
４、学問的な裏づけ
１、基本コンセプト
目標
・５ｍ先の風船を割り、スタートラインに戻るまでのタイムを競う
要求項目に対する検討
・自分たちの機構の場合、５ｍ先の風船を割って帰ってくるためには風
船を割るとほぼ同時にタイヤが切り替わる必要性がある。
２、製作物の概要
・5ｍ先の風船に向かって直線運動しながら風船に近づき、風船を割っ
たのち、また直線運動で戻ってくるという機構。
左図外形のデザイン（予定）
創造性のアピール
１、糸を用いて進む距離を調節する。
２、ギアのかみ合いの数を変えて、タイヤの
回転の向きを調節する。
３、腕（刀）を振り下ろす勢いで、タイヤを切り
替える。
学問的な裏づけ
まず、仮定を立てる。車軸の回転数Fを4.0[rps],製作物の重量Wをx
ｋｇ、タイヤの直径Dを5.8ｃｍ、加速時間tを1.0秒、床の転がり摩擦係
数νを0.09とする。
まず、負荷慣性モーメントJは
WD 2
J 
 4.2 0 5x ( Kg・ cm2 )
8
となり、また、加速トルクTaは
Ta 
となる。
J
2πf

 107.84( g・ cm2 )
g
t
次に起動負荷摩擦トルクLについて考えると、
ＷＤ
L
 130 .5 x( g・ cm )
4
となり、以上の計算から、加速の状態でのトルクTmは安全率を２倍で考
えて下式のようになる。
Tm(加速)：Ta＋L＝261ｘ＋215.68(g・cm) －①
ここで、加速状態のトルクについて考える。この製作物が駆動する
ためには、起動トルクとして261ｘ＋215.68(g・cm)が必要となる。ここで今
回使用するモーターを考えると、今回使用するモーターでは、加速の場
合のトルクは、等速の場合の約５倍と見積もって、約75（ｇ・ｃｍ）であり、
さらにギア比１：１０より、約750（ｇ・ｃｍ）であるため、①からｘを計算する
と、ｘ＝2.05[kg]以下となる。以上の計算より、重量を2.0[kg]以下に抑え
れば機構は駆動すると仮定できる。
問題点の解決
１、この機構の剣の幅が２５ｃｍであり、風船の幅が３０ｃｍ程度であるた
め、ちょっと直線運動がずれると剣が風船にあたらない可能性もあ
る。この場合は剣を持つ腕を曲げ対応する。
２、糸が絡まる可能性がある。この場合は糸の巻き方、出し方などを工
夫し対応する。また糸をパイプなどに通すなどの工夫も行う。
３、移動の際の衝撃でタイヤが切り替わるなどの可能性も考えられる。
その際には重心のかけ方や磁石を用いるなどの工夫を行う。
４、その他実際に機構を作ってみてその都度問題が発生すると考えら
れる。その際は柔軟に対応する。

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