Transcript 被動式升降平台試製 - 機械工程系

機械工程系專題製作成果報告
題
目 ： 被動式省力升降平台試製
學
生 ： U99117001王旭煇 、 U99117125陳禹仲
指 導 教 授 ： 謝文賓 副教授
簡
介
與
研
究
目
標
本專題目標為設計一個在做動範圍內的任一位置均可達到重力平衡，且有效減少向上抬舉
的力量之機構，實驗目標為荷重在0kg~5kg內皆可達到此效果，藉由零自由長度彈簧，我們可
以製作一個省力的平台，此平台可減輕人們將物體向上抬升時所花費的力量。透過重力平衡的
應用來達成。在本專題中會提到如何使用零自由長度彈簧，如何安裝其機構組以及如何解決安
裝上遇到的困難，最後達到所要的省力目標。在此我們在設計時將省略摩擦力、質量與慣性等
影響。
表(1) 研究目標
圖(1) 省力平台機構示意簡圖
1.零自由長度彈簧基本原概念
重力位能 𝐔 = 𝒎𝒈𝒍 𝒄𝒐𝒔 𝜽
𝟏
動能 𝐄 = 𝐤 𝒂𝟐 + 𝒃𝟐 − 𝟐𝒂𝒃 𝒄𝒐𝒔 𝜽
𝟐
故 U=E(系統達到平衡)
圖(2)
圖(3)
研
2.大跨距零自由長度彈簧安裝裝置
究
考慮一零自由長度彈簧，如圖(4)所示，彈簧力量為F=kx，且力量與伸長量曲線都會通過
理 原點O。一般我們在使用零自由長度彈簧時，主要的拉伸長度都在一個小範圍內，如圖(4)所
論 示拉伸範圍在X1到X2之間，力量變化則介於F1與F2之間。所以我們把零自由長度彈簧力量分為
兩個部分: 第一部分為彈簧力量FE=(F2-F1)，如圖(5)；第二部分為彈簧力量FC=F1，如圖(6)。
圖(4)
實
驗
步
驟
圖(5)
圖(6)
圖(7) 並聯組簡圖
以下是實際加工及組裝的步驟，到最後安裝平台以及繞線。
成果:
在此成品完成後，經由測試，此機構在0kg~6kg內均可提供重力平
衡的效果。
研
究
成
果
結論:
1.遇到大跨距長度的機構時，可以使用定力彈簧和拉伸彈簧的並聯方式
來將彈簧的拉伸長度縮短，這樣較方便在型錄上尋找適合的彈簧。
2.在實際繞線過程中，需注意是否對齊。
3.將定力彈簧與拉伸彈簧並聯組，製成一模組，方便需要時隨時替換彈
簧。
4.彈簧並聯組在拉伸過程中有時滑塊與底板因摩擦力過大而無法正常滑
動，在並聯組中的滑動處加裝墊圈，可減低滑塊與底板間的摩擦力。
圖(8) 成品
明志科技大學 機械工程系四技部102學年度專題製作競賽