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看圖說故事系列課程
---認識研發設計
&
萬物的構造
Introduction to the Research & Design (R&D),
Structure of Artificial Products and the Nature
主講人：
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3 在台灣，會做研究與分析計算的人很多，但 是，真正熟悉大系統研發與設計的人，其實 不多。相反的，歐美與日本有非常充足的人 才投入汽車、飛機、太空梭、捷運系統 、人 造衛星 、核能電廠等大型系統的研發設計。 設計是一種藝術與創作能力，需要從小培養。
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設計齒輪的專業知識
• 齒輪的齒數(T)
• 齒輪的模數(N)
• 齒輪的壓力角
• 齒輪的節圓直徑
• 齒輪的漸開線齒形
• 齒輪的齒頂與齒根
• 螺旋齒輪的螺旋角
• 轉位齒輪的轉位係數
• 斜齒輪/傘形齒輪
• 蝸齒輪(worm gear)
• 齒輪傳動組的設計
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研發月球登陸艇的重點項目
• 月球登陸艇設計概論 • 軌道力學計算與軌道設計 • 月球登陸艇的本體結構 • 月球登陸艇的電力系統 • 月球登陸艇的推進系統 • 月球登陸艇的姿態控制系統 • 月球登陸艇的遙傳、指揮、通信 （TT&C）系統 • 月球登陸艇的籌載（相機、雷達、通 信轉發器、望遠鏡...等） • 月球登陸艇的試驗（震動測試、溫度 測試、噪音測試、電磁干擾測試等） • 月球登陸艇的發射 • 登陸艇返回艙返回地表的方式70
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彈道飛彈的設計
• 彈道飛彈外彈道學 • 彈道飛彈的火箭推進系統 • 彈道飛彈的多級火箭設計與分離 裝置 • 彈道飛彈的導引系統（慣性導引 /GPS/雷達導引等） • 彈道飛彈的彈頭（核子彈頭/高 爆彈頭） • 彈道飛彈的控制系統與穩定翼 • 彈道飛彈的彈體結構與材料 • 彈道飛彈的發射裝置 • 彈道飛彈抵抗核子攻擊的加固設 計（地下發射坑等） • 美、俄、法、英、中、伊拉克、 北韓、印度等國彈道飛彈的比較72
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研發飛彈系統的重點項目
• 空氣動力外型的設計 • 推進系統的設計 • 導引系統(INS/GPS/radio/ IR)的設計 • 飛航彈道/軌跡設計 • 返回大氣層防熱裝置 • 核子/生化彈頭的設計 • 彈體結構的設計 • 飛控電腦與程式 • 自毀裝置設計 • 向量推力/燃氣舵設計74
掃描器/噴墨印表機的研發設計
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掃描器/噴墨印表機的設計
• 電腦輔助設計技術 • 掃描器總體設計 • Carridge的設計 • 掃描器的CCFL冷陰極管/Mirror 配置/CCD/CIS • 傳動系統（軌道、皮帶、馬達等） 的設計 • 外殼與造型藝術（ID）的設計 • 軟體/韌體與控制 • 噴墨印表機的總體設計 • 噴墨頭（使用微機電技術） • 傳動系統的設計 • 送紙系統的設計 • carrier的設計 • 多功能事務機的設計76
研發水火箭的重點項目
• 流體力學與空氣動力學 • 水火箭飛行彈道物理學 • 氣壓室的設計與計算 • 噴嘴原理與設計 • 穩定翼原理與設計 • 重心與風壓中心配置設計 • 低空氣阻力彈頭設計 • 綑綁式助推器設計 • 多節分離設計 • 降落傘設計與測試 • 液壓式發射架設計 • 進階版水火箭總體設計77
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研發機器人的重點項目
• 履帶型機器人的設計 • 兩足步行機器人技術 • 機器昆蟲的設計 • 工業用機器手臂的設計 • 機器人的機構學/運動系統—機 械部件/齒輪傳動/連杆傳動 • 機器人的控制 • 製作機器人的材料 • 使用玩具零件製作機器人本體 • 機器人數學基礎 • 機器人感測器 • 機器人驅動器 • 機器人智慧技術 • 機器人視覺資訊識別 • 機器人語音資訊處理 • 機器人觸覺和力覺識別 • 機器人人機介面80 研發太空飛行器與衛星會用到的基礎學科 • 噴射推進原理 • 太空軌道力學 • 姿態動力學 • 工程數學 • 耐高溫陶瓷材料學 • 材料力學 • 流體力學 • 空氣動力學 • 氣體動力學/震波理論 • 熱力學 • 飛行力學 • 雷達隱形原理 • 自動控制 • 結構設計與分析 • 慣性/GPS導航原理 • 飛行器總體設計
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85 坦克車/戰車與裝甲車輛研發設計的知識重點 • 坦克裝甲車輛的產生和發展 • 坦克裝甲車輛的分類與總體構造 • 武器系統 • 武器與彈藥 • 火控系統 • 自動裝彈機 • 推進系統 • 動力裝置 • 傳動裝置 • 行走裝置 • 防護系統 • 裝甲防護 • 其他防護裝置 • 電器與通訊系統 • 電器與儀表 • 通訊設備 • 設計制造過程 • 設計指導原則和類型 • 坦克裝甲車輛理論和設計技術的 發展 • 總體性能和設計 • 總體性能 • 總體設計 • 運動學分析 • 動力學分析 • 傳動系統設計 • 直駛牽引計算 • 傳動比的分配 • 傳動系統計算載荷的選擇 • 液力變矩器的選擇 • 離合器 • 摩擦轉矩的計算 • 熱負荷計算
86 坦克車/戰車與裝甲車輛研發設計的知識重點 • 變速裝置 • 定軸變速箱 • 行星傳動分析 • 行星變速箱 • 轉向裝置 • 轉向基本理論 • 單功率流轉向機構 • 雙功率流傳動原理 • 液壓轉向雙流傳動 • 復合轉向雙流傳動 • 液壓機械連續無級傳動 • 制動器 • 車輛制動性能計算 • 摩擦制動器 • 液力減速器 • 液機聯合制動系統 • 操縱裝置 • 機械操縱裝置 • 液壓操縱裝置 • 復合式操縱裝置 • 電液自動換擋操縱裝置 • 懸掛裝置 • 扭桿縣掛裝置 • 油氣懸掛裝置 • 減振器 • 平衡肘 • 車體位置控制系統 • 履帶行駛裝置 • 履帶 • 主動輪 • 負重輪 • 誘導輪和履帶張緊機構 • 履帶行駛裝置布置方案設計
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研發火星漫遊車的重點項目
• Modeling Mars Surface Environment • Modeling Mars Gravity Environment
• Solar Power System Budget Design (Solar Panel & Rechargeable Batterie)
• Design Rover Main Structure
• Rover Wheels / Legs / Moving Mechanism Design and Motion Simulation
• Rover Sensors / Camera Design
• Rover Radio Transmission System Design
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研發科技產品的流程與重點項目(大人適用)
• 需求/規格(Spec)定義，物理問題命題與描述 • 方案選擇：各種方案優點缺點之綜合比較(FMEA) • 關鍵技術研究與攻克，關鍵材料取得 • 總體設計/初步設計 • 次系統設計/細部設計 • Prototype/mockup making (樣機試製) • 樣機組裝測試 • 問題發掘與解決（除錯/debug），修改設計 • 試跑/Pilot-run（3～5次） • 大量生產製造（Mass Production）95
研發玩具科學模型的重點項目(小朋友適用)
• 主題定義與功能描述 • 方案選擇：各種方案優點缺點之綜合比較 • 關鍵技術研究與攻克，關鍵材料取得 • 總體設計/初步設計 • 次系統設計/細部設計 • 整機組裝與測試 • 問題發掘與解決（除錯/debug），修改設計 • 美化與改裝 • 研發創作過程中相關科學知識之彙整 • 衍生機種提想/相關領域科學玩具模型試想96
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想像力
創造力
設計力
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Thank you for your attention.
成功大學航空太空研究所碩士 陳俊中（Adion Chen）
信箱：adion3@gmail.com
網址：http://sites.google.com/site/adion3/Home
Adion目前任職於電子產業光機電系統研發設計部門
R & D Office, Neihu Science Park, Taipei, Taiwan
