เครื่องซักผ้าพลังคน

Function requirement

• ใช้แรงคน
• ซักผ้าครั้งละไม่เกิน 1-2 kg
• สามารถปั่นหมาดได้
• ใช้ 1 คนในการซักผ้า
• สามารถซักผ้าได้เกือบทุกชนิด
• ถอดประกอบไม่ได้
• ใช้วัสดุที่ไม่เกิดสนิม
• ทำความสะอาดง่าย
• อุปกรณ์สามารถหาซื้อได้ง่าย

Constrain

• งบประมาณไม่เกิน 1000 บาท
• สามารถเคลื่อนย้ายได้ด้วย 1 คน
• น้ำหนักเครื่องไม่เกิน 20 kg
• อุปกรณ์มีความสูงไม่เกิน 1 m

Performance

• ใช้เวลาในการซักล้าง และปั่นหมาดครั้งละ  <= 30นาที/ครั้ง
• ซักผ้าครั้งละไม่เกิน 2 k

Working condition

• ใช้พื้นที่ไม่เกิน 2 x 2 m

Concept Design

• ลักษณะของการซัก

1. ซักแบบถังหมุน
2. ซักแบบใช้แกนกวนผ้า
3. ซักแบบการตี(ทุบ)ผ้า

• ลักษณะการเติมน้ำ

1. ตักน้ำใส่ถังซักเอง
2. มีก๊อกเพื่อสวมสายยาง

• การระบายน้ำออกจากถัง

1. มีวาล์วปิด เปิด
2. เอียงถังซักเพื่อเทน้ำออก

• การติดตั้งเครื่องซักผ้า

1. แบบถังนอน
2. แบบ ถังตั้ง
3. แบบถังเอียง

• ลักษณะการส่งกำลัง

1. มือหมุน
2. เท้าปั่น
3. เท้าถีบ
4. ดึง

Concept Design

• ลักษณะการหมุน

• การเติมน้ำ

• การระบายน้ำ

• ลักษณะการติดตั้ง

• การส่งกำลัง

• การทำให้ผ้าหมาด

สรุปได้ดังนี้

Configuration Design

โครงสร้าง

ชุดใบกวนผ้า

ชุดส่งกำลัง ได้ออกแบบเป็น Four bar link gate

ซึ่งได้เปลี่ยนการเคลื่อนที่จาก 

การเคลื่อนที่แบบ ไป-กลับ เป็น การหมุน

ชุดกดอัดเพื่อทำให้ผ้าหมาด

Parametric Design

ถังซัก

ฐานถังซัก

เสายึด ชุดซุก และ กดหมาด ผ้า

ชุดใบกวนผ้า

แผ่นยึดชุดใบกวนผ้า

ชิ้นส่วยกลไก การโยก

คานโยก

ชุดกดหมาดผ้า

แผ่นยึดชุดกดหมาดผ้า

สลักเสา

ตารางการทำงาน

สัปดาห์ที่ 5 Parametric Design

หาแรงลัพธ์ ชิ้นส่วนต่างๆ

หาแรงที่กระทำกับ คานเลื่อน

EFy = 0

F1 + F2 - W = 0   ; assumption W central between F1 and F2

2F1 = W

F1 = ( 80x9.81 )/2

F1 = F2 = 392.4 N

หาแรงที่กระทำกับ รางเลื่อน

EFy = 0

F3 + F4 - W = 0   ; assumption W central between F1 and F2

2F3 = W

F3 = ( 392.4 )/2

F3 = F4 = 196.2 N

หาแรงที่กระทำกับ ตัวต่อรางเลื่อน

EM@A = 0

W/2(2.5) = Fn4(50) cos 45

Fn4 = ((784.4/2)x2.5)/(50 cos 45)

Fn4 = 277.5 N

EFy = 0

Fn3 + Fn4 - W/2 = 0

Fn3 = 392.4 - 277.5

Fn3 = 196.17 N

Critical point @ pin

EFy = 0

Fn4 cos45 - W = 0

Fn4 = 392.4/cos 45

Fn4 = 555 N

หาแรงที่กระทำกับ ตัวต่อล้อเลื่อน

EFy = 0 

Fn1 + Fn2 - F1 = 0 ; assumption Fn1 = Fn2

2Fn1 = F1 

Fn1 = 392.4/2

Fn1 = Fn2 = 196.2 N

ชุดยก

ประกอบไปด้วย

1. แขนหมุน
2. เฟืองขับ 1 ตัว
3. เฟืองตาม 2 ตัว
4. รอก 2 ตัว

หาอัตราความได้เปรียบเชิงกล

รอก A >>   RA = 10/4 = 2.5
รอก B >>   RB = 10/4 = 2.5

รอก C >>   RC = 10/5 = 2

R( ABC ) = RA x RB x RC = 2.5 x 2.5 x2 = 12.5 เท่า

หาแรงที่ต้องใช้ในการยกของ 80 kg
F = ( 80/12.5)x 9.81 = 62.72 N
หรือ ประมาณ  6.39 kg

สัปดาห์ที่ 4 Configuration Design

Component

โครงสร้าง

• เสายึดติดกับกระบะรถ
• คานรางล้้อเลื่อน

กล่องรอก

ชุดยก

• ระบบรอก
• ตะขอ
• เชือก
• แขนหมุน

ชุดเลื่อน

• คานใส่กล่องรอก
• ล้อลเื่อน
• กล่องรอก

Standard Part

• รอกเหล็ก 2 ตัว
• ล้อเลื่อนพลาสติก  4 ตัว
• เฟืองขับ 1 ตัว
• เฟืองตาม 2 ตัว
• เชือก 1 เส้น
• nut  38 ตัว
• bolt 36 ตัว
• boltยาว 2 ตัว
• ring 76 ตัว

Special Part

• ตัวยึดเสา 4 ตัว
• เหล็กยึดล้อเลื่อน 2 ตัว
• คาน 1 ตัว
• รางสำหรับ ล้อเลื่อน  2 ตัว
• เสา 4 ตัว

สัปดาห์ที่ 3 Concept Design

เครื่องยกของ

Alternative การจับยึดสิ่ง

จากตารางจะแสดงให้เห็นว่า ตะขอ จะได้ 3.2 คะแนน ควรเลือก ใช้ ตะขอ ในการยก

Alternative ลักษณะการยก

จากตารางจะแสดงให้เห็นว่า รอกมือ จะได้ 3.20 คะแนน ควรเลือกใช้ ระบบ รอกมือ ในการยก

Alternative ลักษณะของการเลื่อน

จากตารางจะแสดงให่้เห็นว่า เฉพาะรอก จะได้ 3.50 คะแนน ควรเลือก การเลื่อน เฉพาะรอก

Alternative ลักษณะของการติดตั้ง

จากตารางจะแสดงให่้เห็นว่า การติดตั้งที่ขอบกระบะ จะได้ 3.20 คะแนน
 ควรเลือก การติดตั้งที่ขอบกระบะ

สัปดาห์ที่ 2 Defining and solving design problem

Functional Requirement

• ใช้ได้กับรถกระบะทุกชนิด
• สามาถยกและเลื่อนของ ขึ้น ลง จากท้ายรถ
• ยึดติดกับตัวรถ

Constrains

• อุปกรณ์สูงไม่เกิน 2 m จากพื้นกระบะ
• น้ำหนักอุปกรณ์ไม่เกิน 150 kg
• อุปกรณ์ งบประมาณ 10,000 บาท
• ไม่กีดขวางพื้นที่ในการบรรทุก
• ไม่เป็นอุปสรรค์ในการขับขี่

Performance Characteristic

• น้ำหนักที่ยกได้ <= 100 kg
• เวลาในการทำงาน ยกของ/ชิ้น <= 2 min
• ความสูงสิ่งของที่ยก < 2 m
• เวลาในการติดตั้งอุปกรณ์ < 3 hr.

Working Condition

• ต้องมี พื้นที่ว่างท้ายรถ ประมาณ 1.5 x 1.5 m

สัปดาห์ที่ 1 Aluminum Foil Boat Float

1 วัตถุประสงค์

 เพื่อให้นักศึกษาเรียนรู้การทำงานเป็นกลุ่มเพื่อทำโครงงานให้สำเร็จ โดยมีการวางแผน กระบวนการ การออกแบบ การสร้าง การปรับปรุงพัฒนา

2 โจทย์
ให้แต่ละกลุ่มสร้างวัตถุลอยน้ำที่สามารถบรรทุกน้ำหนักได้มากที่สุด โดยใช้ Aluminum Foil ขนาด
15x15 cm

3 วิธีการออกแบบ

หาปริมาตรสูงสุด ของ Aluminum Foil  ในการพับโดยใช้วิธี อนุพันธ์ V = ( 15-2X )( 15-2X )( X )
V' = 12X^2 - 120X + 225  จึงได้ X = 2.5 ทำให้ได้ปริมาตรสูงสุด V = 250 cm^3

4 วิธีการสร้าง
แนวคิดหลักการ เรือลำที่ 1
สร้างโดยไม่ได้มากจากการคำณวน  ระดมความคิดเพื่ออกแบบเรือลำแรกให้ดีที่สุด และได้ออกแบบเรือ เป็นวงกลมเส้นผ่านศูนย์กลาง 9 cm และขอบเรือสูง 3 cm จากนั้นทำโปร่งใต้ท้องเรือให้มากที่สุดเพื่อให้อากาศอยู่ใต้ท้องเรือเพื่อช่วยในการลอยตัว
จากการทดลอง สามารถ รับน้ำหนักของ น๊อตได้ 38 ตัวก่อนที่เรือจะจม
ปัญหา/ข้อด้อย
ขอบเรืออ่อน และไม่เท่ากัน ทำให้ทนแรงดันน้ำไม่ได้

แนวคิดหลักการเรือลำที่ 2
 ทำตามแนวคิดเิดิม เพิ่มความแข็งแรงที่ขอบเรือโดยการพับ ขอบเรือให้หนาสองชั้น สูง 3cm และทำโปร่งใต้ท้องเรือให้ได้มากที่สุด เรือมีขนาดเส้นผ่านศุนย์กลางเรือ 8.5 cm ได้นำเรือไปทดลองรับน้ำหนัก สามารถรับน้ำหนักน๊อตได้ 5 ตัว
ปัญหา/ข้อด้อย
 เนื่องจาก เกิดความผิดพลาดในการขึ้นรูปเรือ กดแรงเกินไปทำให้เรือเกิดรอยรั่ว

แนวคิดหลักการเรือลำที่ 3
ทำตามแนวคิดเิดิม เพิ่มความแข็งแรงที่ขอบเรือโดยการพับ ขอบเรือให้หนาสามชั้น สูง 3cm และทำโปร่งใต้ท้องเรือให้ได้มากที่สุด เรือมีขนาดเส้นผ่านศุนย์กลางเรือ 8.2 cm เรือมีความแข็งแรง ได้นำเรือไปทดลองรับน้ำหนัก สามารถรับน้ำหนักน๊อตได้ 29 ตัว
ปัญหา/ข้อด้อย
เรือมีความแข็งแรง ทำให้ปริมาตร ของเรือลดลง และขอบเรือสูงไม่เท่ากันทำให้เรือจมฝั่งนึง

แนวคิดหลักการเรือลำที่ 4
เปลี่ยนแนวคิด โดยการสร้างเรือ ออกเป็นรูปทรงสี่เหลี่ยม เพื่อให้ปริมาตรมากที่สุด จากนั้นพับขอบเือสามชั้นเพื่อให้เรือแข็งแรง ทำโปร่งใต้ท้องเรือมากกว่าเดิม ขนาดของเรือ  7.8x7.8 cm ขอบเรือสูง  3 cm  เรือมีความแข็งแรง ทำให้สามารถรับน้ำหนักของน๊อตได้ 25 ตัว
ปัญหา/ข้อด้อย
เนื่องจากต้องการความแข็งแรงของเรือทำให้ปริมาตรของเรือลงลง ทำให้รับน้ำหนักได้น้อยลง

คำถาม
การวางน้ำหนักบนเรือ ส่งผลต่อการทรงตัวของเรืออย่างไร
- ส่งผลมากเพราะถ้าเราวางน้ำหนักแรงจะทำให้เรือจมเร็วขึ้น


รูปแบบหรือลักษณะของเรือ มีผลต่อน้ำหนักที่บรรทุกได้อย่างไร
-มีผลต่อน้ำหนัก คือ ถ้าเรือที่สร้างมากจากการคำณวนนั้น จะได้ปริมาตรสูงสุด เพื่อใช้ในการออกแบบเรือ
ถ้าออกแบบเรือเป็นสี่เหลี่ยม ขอบเรือจะทนแรงดันน้ำได้น้อยกว่า เรือแบบกลม