[學習3D 機械設計軟體] - 齒輪飛行翼：運用 Inventor 重新設計會拍翅的木製鳥

🌏 English version: Geared Flapping-Wing Bird: Redesigning a Wooden Automaton in Inventor

本作品為 3D 機械設計課程作業：一隻以手搖驅動拍翅的木製鳥。機構參考網路上的金屬振翅鳥模型，運用Autodesk Inventor 重新設計為木製版本，先於電腦完成運動模擬，確認無誤後再以雷射切割與線鋸加工、組裝。

完成品：中央木盒內為齒輪組，兩側為翅膀連桿

機構運作原理

整體機構僅有一個輸入：手搖曲柄。動力傳遞路徑如下：

1. 手搖曲柄轉動小齒輪
2. 小齒輪帶動大齒輪（小齒輪帶動大齒輪即為減速，手搖較省力，翅膀擺動緩慢而平穩）
3. 兩個大齒輪互相咬合、轉向相反
4. 大齒輪上的偏心點連接連桿，將旋轉運動轉換為翅膀的上下擺動

兩個大齒輪轉向相反，因此左右翅膀動作呈鏡像對稱，才能呈現拍翅效果，而非一側上、一側下。

於 Inventor 配置齒輪組與連桿

運動模擬：加工前確認是否卡死

連桿機構最需避免兩種狀況：轉至特定角度時卡死，或零件相互干涉。因此加工前先於 Inventor 執行運動模擬，令曲柄旋轉一整圈，檢查整個行程是否順暢。

Inventor 運動模擬

接著找出大齒輪桿件的 4 個極限位置：最低、最開、最高、最近。這 4 個位置決定翅膀的擺動範圍，也是最容易撞擊盒體或卡住之處。

大齒輪桿的 4 個極限位置：最低、最開、最高、最近

模擬時翻轉至正面檢視齒輪咬合

加工：雷射切割＋線鋸

齒輪、盒板、連桿等平面零件採用雷射切割；翅膀羽片設有開槽，以線鋸機加工。

以線鋸機切割翅膀羽片的開槽

組裝前將零件攤開確認，旁為修孔用銼刀

實物運作

實物手搖運作

正面：齒輪組與左右連桿

翅膀展開狀態

小結

本作品涵蓋機構設計的基本流程：以齒輪減速、以連桿將旋轉轉換為擺動、以運動模擬找出極限位置，最後將 3D 模型拆解為可加工的平面零件。機構參考既有設計，重點在於運用 Inventor 從零建模、模擬，並製作出可實際運作的成品。