Transcript 機械原理緒論

第1章
概 述
1-1 機件、機構、機械的定義
1-2 機件的種類
1-3 運動傳達的方法
1-4 運動對與運動鏈
總目錄
1-1 機件、機構、機械的定義
一、機件
機件常稱為機械元件，僅為一個單件
，是構成機械的最基本元素，如連桿、
軸承、螺栓、彈簧、鏈條等，通常均假設
為剛體。而剛體即是物體受外力作用時，
物體內各質點間之距離均保持不變者。
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二、機構
機構是由若干機件聯結組合，具有
特定功能的子系統，當其中一機件運動
時，其餘機件可產生預期的相對運動或
拘束運動，但不一定作功，為一種拘束
運動鏈。如圖1-1所示（曲柄活塞機
構）
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《圖1-1 曲柄活塞機構》
動 畫
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三、機械
機械是一個或多個機構的組合
體，除了能傳達力量與運動外，並能
將輸入的各種能量變成有效的功，如
圖1-2所示之自行車的構造，主要包含
工作機構、固定機件、傳動機構、受
力機構，其他如汽車、飛機、縫紉
機、洗衣機、冷氣機及各種工作母機
等。
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《圖1-2 自行車構造》
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機械必須具備下列四個條件：
1. 必為一個或多個機構之組合體。
2. 組成之各部分機件常被視為剛體。
3. 組成之各部分機件間必有一定之相對
運動或拘束運動。
4. 組成之各部分機件可把所接受之能量
變成有效的功。
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四、機構與機械之區別
1. 兩者相異之點
(1)機構僅能傳達運動，不一定作功；機
械能傳達運動與力而作功。
(2)機械常是一系列機構的組合，但機構
不一定是一部機械。
2. 兩者相同之點
(1)機構與機械的各機件間，均能維持一
定的相對運動或拘束運動。
(2)機構與機械均係由一個固定機件與一
個或多個以上之活動機件所組成。
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1-2 機件的種類
1. 固定機件
用以導引或限制機件之運動；如軸
承、機架導槽、襯套及汽車底盤。
2. 連結機件
用以連結各機件，藉以達成所需之機
件組合體；如鉚釘、銷、鍵、螺栓及
螺帽。
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3. 控制機件
用以控制運動形態或傳達力量；如彈
簧、連桿、制動器及離合器。
4. 傳動機件
用以傳達運動或動力，又稱活動機件
；如軸、齒輪、凸輪、導螺桿、汽缸中
之活塞及聯結器。
5. 流體機件
用於輸送液體或氣體者；如管件及閥。
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1-3 運動傳達的方法
在一機構中的各機件，凡是能推動其
他機件運動者，稱為主動件或原動
件。
凡受其他機件影響而運動者，稱為從
動件。
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一、直接接觸傳動者
1. 滑動接觸
兩機件在接觸點彼此有相對速度，而發生
滑動現象之傳動者，如圖1-3所示。
《圖1-3 滑動接觸》
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2. 滾動接觸
兩機件在接觸點彼此之相對速度等於
零，也就是沒有發生滑動現象之傳動
者，如圖1-4所示。
《圖1-4 滾動接觸》
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二、藉中間連接物傳動者
1. 剛體中間連接物
如連桿，能傳送推力及拉力。
2. 撓性中間連接物
如皮帶輪組、繩輪組、鏈輪組等，
僅能傳送拉力，不能傳送推力。
3. 流體中間連接物
如水壓機之水、油壓機之油，僅能
傳送推力，不能傳送拉力。
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1-4 運動對與運動鏈
一、運動對
兩機件經組合而互相接觸並沿一定
的動路產生相對運動者，稱為運動對，亦
稱對偶。依照接觸性質之不同，可分為低
對和高對兩種：
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1. 高對：係兩機件間以點或線接觸
者，如圖1-5所示。
2. 低對：又稱為合對，係兩機件間以
面接觸者。又可分為滑動對（平
移往復運動）、迴轉對（迴轉運
動）、螺旋對（平移與迴轉運動）
如圖1-5所示。
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點接觸
(1)
線接觸
(1)
點接觸
(2)
線接觸
(2)
《圖1-5 高對及低對》
延伸動畫來源：
健行科技大學 張祖烈教師網頁 機構學
延伸動畫
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滑動對
(1)
迴轉對
滑動對
(2)
螺旋對
《圖1-5 高對及低對》
延伸動畫來源：
健行科技大學 張祖烈教師網頁 機構學
延伸動畫
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二、運動鏈
由三根以上之機件所組成的連桿裝
置，稱為鏈，鏈依其各種機件間能否做
相對運動，可分為兩種：
1. 固定鏈
又稱為呆鏈，各桿間無相對運動，固
定鏈至少由三根連桿所組成，如圖1-6
所示。
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《圖1-6 固定鏈》
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2. 運動鏈
由數個運動對組合而成，可產生一定形
態之運動，稱為運動鏈，依其運動性質
之不同，可分為兩種：
(1) 拘束運動鏈
至少由四根連桿所組成，其各連桿間有
一定規律的相對運動之鏈，如圖1-7所
示。（一般所指機構，均屬於拘束運動
鏈，至少需要由四根連桿所組成）。
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《圖1-7 拘束運動鏈》
延伸動畫來源：
健行科技大學 張祖烈教師網頁 機構學
延伸動畫
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(2) 無拘束運動鏈
凡是連桿組中，各連桿間的相對運動無
法確定者，如圖1-8所示。
《圖1-8 無拘束運動鏈》
延伸動畫來源：
健行科技大學 張祖烈教師網頁 機構學
延伸動畫
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《運動鏈類型的判別》
1. 公式判別法
設P 表低對之對偶數，N 表連桿數，則：
3
(1)當P ＞ N － 2 成立時，必是固定鏈。
2
3
(2)當P ＝ N － 2 成立時，必是拘束運動鏈。
2
3
(3)當P ＜ N － 2 成立時，必是無拘束運動
2
鏈。
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2. 觀察法（以四連桿組為基本形態）
(1)凡連桿數增加1 個，而對偶數增加2 個
為固定鏈。
(2)凡連桿數增加2 個，而對偶數增加3 個
為拘束運動鏈。
(3)凡連桿數增加3 個，而對偶數增加4 個
為無拘束運動鏈。
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《使用該判別公式應注意事項》
(1)不管機架或固定機件在機構圖中出現
幾處，連桿數只能算一件(N=1)。
(2)
N=3，P=2
(3)
N=2，P=1
(4)
N=1，P=0
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(5)
N=2，P=1
(6)
N=4，P=3
(7)
或
(8)
N=2，P=1
N=5，P=4
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三、機構學中的符號，如表1-1所示。
《表1-1 機構學的符號介紹》
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《表1-1 機構學的符號介紹》
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《圖片來源》
圖1 － 1 右圖
Shutterstock 圖庫
圖1 － 2 自行車
Shutterstock 圖庫
圖1 － 2 後輪
http://bruce99.pixnet.net/blog/post/33913497%E8%87%AA%E8%A1%8C%E8%BB
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圖1 － 2 煞車元件 http://travel.tw.msn.com/selection/column/biker/classroom_article.aspx?
cpdocumentid=4789304
圖1 － 2 支撐骨架 Shutterstock 圖庫
圖1 － 2 鏈輪
http://thumbnail.image.rakuten.co.jp/@0_mall/bebike/cabinet/shimano3/cs-hg41-7-1.jpg
圖1 － 2 鏈條
Shutterstock 圖庫
圖1 － 2 腳踏板
http://edgesteel.pixnet.net/blog/post/33750835-%E8%85%B3%E8%B8%8F%E6%9D%
BF%E8%85%B3%E8%B8%8F%E9%9D%A2%E6%AF%8F%E9%9D%A2%E6%9C
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圖1 － 2 煞車握柄 Shutterstock 圖庫
圖1 － 5 火車車輪 Shutterstock 圖庫
圖1 － 5 迴轉對
富爾特科技股份有限公司提供
圖1 － 5 螺旋對
Shutterstock 圖庫
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