理工酷

所以...我是一个有竞争力的速度专家。我很快就解决了Rubik的多维数据集。这种爱好的很大一部分是硬件。如果要非常快的话，您必须拥有可以快速移动的立方体。随着时间的流逝，已经出现了无数的设计，第一个是来自Rubik的，但是大多数来自其他制造商，例如Moyu，Qiyi，Yuxin，Dayan等。由于许多公司设计越来越多的多维数据集以尝试在所有其他多维数据集之上脱颖而出，因此快速计数市场非常有趣。新多维数据集的迭代速度非常快，每个月至少发布一次新的3x3（标准尺寸的拼图）。这些多维数据集中的大多数都使用几乎完全相同的机制来实现平滑的转弯和切角（多维数据集处理稍微错位的图层的能力），而只是稍微改变了拼图的轮廓（我们将了解到这意味着什么）之后）。不幸的是，这意味着目前市场上所有的多维数据集都存在一些相同的问题。 我的设计解决的主要问题之一是弹簧噪音。在其他立方体中，立方体表面上的每个零件（包括中心零件）都随移动而转动。中心内部有一个拧入铁心的螺钉，该螺钉中间夹有一个弹簧，该弹簧夹在螺钉的头部和中心件的底面之间。这个弹簧可以使中心件稍微远离芯子，但会向后移动，这对于切角来说非常重要。问题在于，中心是正方形，以适合网格，并且必须与面一起旋转。这意味着弹簧必须绕着其接触的至少一个面（中心件的底面或螺钉的头部）旋转。当您转动脸部时，此动作会发出“砰砰”的声音，这真的很烦人。通过在这些表面上放置小垫圈并对其进行润滑，可以大大缓解此问题，但很难完全消除。那有什么解决方案呢？ 我的圆形中心件设计简单地解决了这个问题，方法是不使中心件与面部一起旋转。核心只是旋转的轮廓，它可以使脸部围绕它旋转。核心上有一些尖头，以确保中心件和核心不会相对旋转，同时仍然让中心略微滑出。这种设计还使零件在立方体中的位置比其他设计要好一些，这在某些立方体上是个问题。在速度计算社区中，这被称为“弹出”，这种设计几乎不会发生这种情况。我不太愿意说这个概念从根本上比旋转中心设计更好，但是我确实认为它具有潜力，并且通过对市场上其他多维数据集的改进，它可能会变得非常好。谜。 大约一年前，我在Autodesk Inventor中设计了这个多维数据集，说实话，这是在我真正熟练使用任何CAD软件之前。我只是在学习做事的“正确”方法，如果打开.ipt或.iam文件，则可以在构建树中清楚地看到这一点。从那时起，我完成了更多的CAD工作，并大大提高了工作效率。整个设计过程围绕着我称为多维数据集的“配置文件”。这是旋转功能中使用的形状，它构成了拼图的每个部分。我首先在素描簿中绘制轮廓，然后将其转移到Inventor中以开始CAD流程。这用于使边件的表面与中心件接触而产生旋转。然后，我使用了旋转切割特征，并将该轮廓的反面切割为与角件接触的边件的其他部分。在那之后，我又一次旋转使用轮廓的反面来制作核心。角板使用了三个原始轮廓，再次旋转切割，获得了形状。我在此过程中发现的最神奇的事情之一是，所有旋转都围绕相同的三个轴，所有的面都旋转。这是一个如此优雅的设计过程，而且我相信您可以使用基于代码的CAD程序（例如OpenSCAD）使其完全参数化，一旦我有时间学习如何做，我可能会尝试使用它。在完成所有这些之后，需要进行一些调整，例如在中心件中为硬件留出空间，并将带有互锁机构的型芯制造到中心件。 之后，是时候尝试3D打印设计了。当时，我有一台Monoprice Maker Select V2.1（Wanhao Duplicator i3重命名），没有其他可用的打印机。我从Inventor导出.stl格式的文件，然后以2倍的比例在Cura中进行切片，以便打印机可以更好地处理细节，并在ESun ProPLA中进行打印。仅用几个12个小时左右的打印时间打印一个立方体，大约需要100个小时。然后，去了当地的五金商店，购买了我最终组装所需的6个螺钉，弹簧和垫圈。到目前为止，我无法打印出我设计的第二个版本，因为我的打印机不久之后就坏了，从那以后我就再也没有一致地打印过。那怎么运作的呢？ V1原型确实没有那么出色。它会转弯，并有一些拐角处，但是仅此而已。我设计的轮廓有一些缺陷，其中最大的缺陷是角形鱼雷的主鱼雷（一块鱼的任何部分都在另一块鱼的下面，以便将其固定在立方体中）被设计成与实际浮游。立方体（单个部分-拐角，边缘或中心-上面贴有贴纸）。这使得轮廓的其余部分更加夸张，从本质上将鱼雷的主体从其余的立方体中切下。我认为角落里的辅助鱼雷足以将它们固定在里面，而立方体内的浮动鱼雷将在它们的通道中平稳行驶。我错了。漂浮的鱼雷在试图转弯时使整个立方体严重锁死，我只好将它们拿出来才能转得不错。至于辅助鱼雷保持死角，效果也不太好。由于缺少真正的传统鱼雷，它们有时会在转弯时突然弹出。该问题已在V2的CAD文件中修复，并且在我可以使用打印机并进行打印时不会有问题。 对于专业印刷，这将有一些主要好处。可以使用SLS，DLMS，Polyjet或真正的高端FDM技术成功打印。我认为，出于某些原因，Polyjet将是最佳选择。首先，它具有必要的详细程度，并且对复杂的几何结构具有可溶解的支持。此外，您可以让打印机在模型中打印颜色，从而可以用简单的彩色塑料替换拼图上的贴纸。在多维数据集社区中，这被称为无贴纸拼图，但通常是通过注塑成型单个“叶子”来完成的，因此一个角将被分成三片叶子，而另一片则被分成两片叶子。这些被组装以赋予立方体其颜色，但使其变得较弱。 Polyjet可以使立方体更坚固，同时仍能使拼图具有无贴纸的感觉。该技术将允许更快的原型制作，尽管其预算比我的要宽松一些。多维数据集硬件不是可以在软件中进行测试的机械系统，或者只是为了使其更好而进行了适当设计的机械系统。要改善设计，就需要反复试验，所有这些都需要物理原型。如果不是3D打印，则此过程实际上是不可能的。

学校：纽伯格高中 指导老师：埃里克·卡尔森（Eric Carlson）

这是保罗·斯珀林（Paul Sperling）提交的。