[學習3D 機械設計軟體] - 齒輪小魚機械盒：鱷魚咬魚的機構設計

🌏 English version: Crocodile and Fish Automaton Box: A Cam Mechanism Designed in Rhino 8

本作品運用Rhino 8 設計：轉動側邊手把，盒上鱷魚張嘴咬合，一旁小魚同步上下跳動。本文整理其機構、出圖，以及運用 Rhino 製作此類作品的流程。

渲染圖：盒體上方為鱷魚與小魚，盒內為傳動機構

機構：一根主軸帶動兩個動作

盒內設有一根橫向主軸，手把裝於主軸一端。主軸轉動時同時帶動兩組機構：

動作	機構	說明
小魚上下	凸輪	主軸上的凸輪轉動時，將支撐小魚的細桿向上推，轉過後小魚隨即落下
鱷魚咬合	曲柄＋撥桿	主軸帶動撥桿，撥動鱷魚上顎開合

將盒體設為半透明，即可檢視主軸、凸輪與撥桿的相對位置：

半透明盒體：左側手把、中間撥桿、右側凸輪

盒內機構的透視

分件渲染

複雜機構先將各子組件分別繪製，便於確認尺寸與咬合關係。

剛完成的模型僅呈灰白色（白模）。為各零件指定材質（木紋、塑膠、漆面），再設定燈光與攝影機角度，即可算出近似商品照的渲染圖，於打樣前先行確定外觀。

鱷魚子組件：上顎、下顎與帶動上顎的桿件

鱷魚子組件的另一個角度

帶木釘的圓盤（撥桿）

上蓋與下方傳動件

盒體與主軸

工程三視圖

渲染圖用於呈現外觀，工程圖用於實際製造。整體外尺寸為200 × 120 × 80 mm（長 × 高 × 寬）。

同一個 Rhino 模型無須重繪，即可輸出從設計到製造所需的三種檔案：

• 渲染圖：檢視外觀，呈現結構。
• 工程三視圖：Rhino 可將 3D 模型投影為正視、上視、側視線圖（Make2D 指令），再標註尺寸。
• 加工檔：平面零件輪廓輸出為 DXF 供雷射切割；實體可輸出為 STL 供 3D 列印。

三視圖與立體圖，標註外尺寸 200 × 120 × 80 mm

線稿：上視、正視、側視與立體圖

選用 Rhino 8 的原因

Rhino 的核心是 NURBS 曲面建模：曲線與曲面皆以數學式描述，即使彎曲幅度再大，線條仍為精確曲線，而非以大量小平面近似，因此特別擅長外觀造型與自由曲面。其與 Inventor、SolidWorks 等參數式 CAD 的分工大致如下：

需求	比較適合
零件尺寸需反覆調整、組立、配合公差、出加工圖	參數式 CAD：Inventor、SolidWorks
外型曲面、造型、擬真渲染	Rhino

兩套軟體依需求分工：〈齒輪飛行翼〉需要運動模擬，採用 Inventor；小魚盒為木片與圓盤構成的造型件，重點在外觀與出圖，採用 Rhino。

小結

本作品練習「一個輸入、多個輸出」的機構配置：同一根主軸上配置凸輪與撥桿，使兩個動作同時發生。Rhino 的優勢在於同一個模型可同時輸出渲染圖、工程圖與雷射切割檔，修改設計時無須三處重繪；若機構需要大量配合公差或運動模擬，則仍以 Inventor 為主。