THWACKINATOR: Con quay chiến đấu bung cánh búa với cơ chế bệ phóng dùng dây kéo

Không cần support

TỔNG QUAN

Ai cũng biết là mở rộng đường kính của vật thể đang xoay sẽ làm giảm tốc độ của nó. Tuy nhiên, bằng cách để các cánh tay bung ra ngay khi nó vừa kết thúc quá trình tăng tốc, mình muốn con quay đạt được quán tính cao hơn so với các thiết kế bệ phóng truyền thống mà không bị mất tốc độ, bằng cách kích hoạt cơ chế bung búa vài vòng trước khi quá trình tăng tốc kết thúc. Mình không kỳ vọng đây là thiết kế thanh thoát nhất, bá đạo nhất hay đẹp mắt nhất. Đây là nỗ lực của mình nhằm kết hợp hài hòa những yếu tố đó, hy vọng nó có thể cạnh tranh sòng phẳng.

Tất cả mọi thứ ở đây đều in 3D 100%, bao gồm cả các trục của bệ phóng và chốt lắp ráp. Không kim loại, không keo dán, không linh kiện cơ khí rời.

THIẾT KẾ BAN ĐẦU

Con quay này là tập hợp của nhiều cơ chế kỹ thuật khác nhau. Mình không tự thiết kế từng phần riêng lẻ mà là sự kết hợp mới mẻ từ những ý tưởng có sẵn. Cơ chế cánh búa bung ra được lấy cảm hứng từ các trò chơi xích đu quay trong công viên. Cơ chế bệ phóng bản lề từ đồ chơi tuổi thơ. Cái chốt chặn vuông nhỏ thì dựa trên vật lý của trò bida. May mắn là có rất nhiều tài liệu công khai về con quay, đòn bẩy và dịch chuyển trọng tâm (COM), nên mình không cần phải tự suy luận lại bất kỳ công thức nào. Mình chỉ tính toán trạng thái gập và bung bằng cách nhập số liệu vào một đoạn mã script đơn giản.

CƠ CHẾ

1. Nạp ở trạng thái gập: Các cánh tay gập vào trong theo hướng tâm. Các khe nhỏ trên đỉnh trục xoay búa sẽ khớp với bánh răng trong bệ phóng.

2. Kéo dây: Khi bạn kéo, dây kéo hình côn sẽ nâng bánh răng búa lên trước, giải phóng chúng để bung ra. Sau đó, nó nâng toàn bộ bánh răng búa, đẩy búa va vào đáy bệ phóng và bắn con quay đi.

3. TƯ THẾ CHIẾN ĐẤU ĐÃ KHÓA: Mỗi cánh tay va vào khối vuông nhỏ nhô ra, qua thử nghiệm (thực tế mình đã tự dùng tay búng búa rất nhiều lần) cho thấy nó giúp tăng độ cứng chắc khi khóa ở cuối hành trình. Rãnh khóa có thể và nên được chỉnh sửa bằng dao trổ (exacto knife), nhưng đừng cắt mất phần nhô nhỏ ở trên đỉnh.

4. 

5. Nạp lại: Nạp dây kéo vào bệ phóng trước để đưa về vị trí sẵn sàng. Sau đó, lắp con quay vào. Giữ chặt bệ phóng bằng một tay, kẹp từ trên xuống dưới sao cho tay bạn tránh xa các cánh tay đang bung. Và rồi, hãy để nó "thỏa sức tung hoành"!

THÔNG SỐ

Lưu ý: số liệu chỉ mang tính tương đối, dựa trên mô hình CAD với mật độ in lý thuyết.

• Mô-men động lượng (đã bung, 6.500 vòng/phút): 0.0265 kg·m²/s
• Khối lượng: 44.7 g (PETG)
• Đường kính khi bung: 89.3 mm (quy định ≤ 91)
• Đường kính khi gập: 71.6 mm
• Lợi thế tăng tốc, gập so với bung: 1.73×
• Búa: 5.84 g mỗi cái, tổng cộng 29.2 g cho cả năm cái
• Đĩa / trục giữa: 7.10 g / 8.39 g
• Chiều cao trọng tâm: 20.8 mm, ngay trên trục
• Mặt phẳng tiếp xúc lưỡi: 25 mm
• Chiều dài dây kéo: 222 mm (quy định ≤ 273)
• Bệ phóng: 14 linh kiện in, không cần phụ kiện ngoài

LỰA CHỌN THIẾT KẾ

• Năm cánh búa: Tổng khối lượng vành chia làm 5 phần giúp tạo ra nhiều cú va chạm nhỏ thay vì vài cú va chạm lớn.
• Bung ngược chiều xoay: Để các cú va chạm trực diện ép mỗi cánh tay vào tường thay vì văng ra ngoài.
• Mặt va chạm vuông góc với chuyển động: Khi bung.
• Vành tù, không gai: Các chi tiết sắc nhọn sẽ làm mẻ nhựa PETG ngay trong lần va chạm đầu tiên và tạo ra lực giật.
• Khóa là để ổn định: Sự cân bằng nằm ở năm khớp nối được cố định chặt. Đây là phần yếu nhất trong thiết kế của mình. Nên làm sạch các khớp khóa bằng dao sắc để chúng ăn khớp tốt hơn.

QUY TRÌNH CHẾ TẠO

Mất khoảng hai tuần và 40 giờ làm việc. Đây là trải nghiệm học hỏi tuyệt vời. Mình đã có sẵn thông số khe hở bánh răng và dung sai trục từ các dự án trước. Việc tạo hình con quay mất khoảng 12 giờ, cộng thêm 20 giờ tinh chỉnh và in thử. Hệ thống bệ phóng mất thêm 6 giờ nữa, chủ yếu là hệ thống trục xoay.

IN ẤN

• Đĩa và cánh tay in thành một khối (print-in-place), cánh tay ở tư thế bung, mặt trên úp xuống. Bên dưới cánh tay búa đã có sẵn các miếng support dễ tháo. Cần cài đặt support loại Normal (thủ công) cho vùng trục xoay bên trong.
• Trục: In lộn ngược, không cần support.
• Bệ phóng: Các bộ phận nên được đặt theo hướng in có sẵn trong file.

Lưu ý: Mọi thiết kế, logic và toán học đều do mình thực hiện, AI chỉ hỗ trợ tinh chỉnh thông số và kiểm tra ngữ pháp.