机件之对偶与运动链131运动图.PPT

基本概念 1 1.1　機械、機構與機件 1.1.1　機械 (machine) 將一些固定及活動的剛性物體，配置在產生能量的動力源與輸出能量的作功物之間，做為彼此能量轉換的工具，使彼此能相互適應各得其所，此即所謂的“ 機械 ”或“ 機器 ” 。 一部機械之組成，至少應包括以下三個部分： 接受能量的部分。 將接受之能量加以轉換或傳遞的部分。 產生“ 功 ”或預期效果的部分。 在機器中本身固定不動但支撐活動元件的部分稱為機架 (frame) 1.1.2　機　構 (mechanism) 連桿 (link)--在一部機器中，對其它物體有相對運動者稱之。 運動鏈 (kinematic chain) --是指一組連桿系統，也就是一群連在一起或相互接觸，而可以做相對運動的剛體。 剛體 (rigid body)--係指不因外力而發生變形之物體。(在機動學中，並不考慮機器上任何結構的變形。) 若運動鏈其中的一根連桿固定，而其它任一根連桿移動至新位置時，將導致其餘連桿移動至可預知的位置，則此系統稱之為“ 拘束運動鏈 ”(constrained kinematic chain) ，或稱機構 (mechanism)，如圖 1.1 所示。 1.1.2　機　構 (mechanism)（續） 如果其中一根連桿固定，但根據其它任一根連桿移動並無法預知其餘連桿的位置，則稱此系統為無拘束運動鏈 (unconstrained kinematic chain)。 1.1.2　機　構 (mechanism)（續） 結構 (structure) 或架構 (truss)--如圖 1.3 中，三根連桿互相釘在一起，此種裝置不能構成一組運動鏈，因為其元件之間，沒有相對運動，所以不是機構。 1.1.2　機　構 (mechanism)（續） 雖然所有的機器都是機構，但並非機構就是機器，許多儀器是機構而非機器，因為它們無法產生有效功，也不轉換能量。 機構與機械之異同 機構只是用來傳遞或變換運動之機件組合，而機械卻是用來傳遞或變換能量之機件組合。 兩者相同之處為各機件之間，必須要有相對之運動。 不同之處為在機械本身必須作功，而機構不一定要作功。 所謂機械能做功，並不是指機械本身能產生能量而作功，必須有外界之能源加諸於機械，方能使其作功。 1.1.3　機　件 機械或機構均由剛體或抗力體所組成，這類自成個體之剛體或抗力體，通常稱作機件 (machine parts) 。 機件可分為靜止機件及活動機件，用以支撐或覆蓋其它機件，承擔負荷、傳遞力量或引導其它機件活動者為屬於靜止機件。可以傳遞一定動作至其它機件為屬於活動機件 。 1.2　機動學 機械運動學 (kinematics of machines) 探討機械元件之間相對運動的學問(位移、速度及加速度)，並不考慮各機件受力之大小，也不管各機件本身質量之多寡。 機械動力學 (dynamics of machines) 研究作用在機械元件上的力與經由此力所造成的運動(力、質量、物體的尺寸大小與力施於物體上後產生的運動變化)，通常在確定運轉中的元件是否達到平衡，或是強度是否安全時，都必須作動力分析。 近代機動學又可分為機動分析學 (mechanism analysis) 與機動合成學 (mechanism synthesis)。前者重點在於分析已有機構之運動性質及法則；後者研究如何藉指定之運動條件，合成所需之機構。 1.3　機件之對偶與運動鏈 1.3.1　運動圖(kinematic diagram) 為了便於研究機件間各種運動，慣以簡單的線條勾繪機件，但祗著重於影響運動的尺寸長度及位置，其它均不考慮。此即所謂的運動圖。 1.3.2　機件之對偶(pairing) 一部機器係由許多的機件所組成的，任兩物體相接觸則構成一對偶 低對(lower pairing) 兩物體若是面與面接觸就構成低對。 低對包含旋轉或銷接頭如圖 1.6 中，A、B代表軸承，C為活塞，D為汽缸壁；在 A、B、C及D各處就存在著低對。 PLAY 1.3.2　機件之對偶(pairing)（續） 高對(higher pairing) 不考慮機件變形，若兩物體係以點或線的接觸為高對。 如圖 1.7 中，活塞若為一圓球，則活塞與汽缸壁的接觸，就成為一圓周曲線為一高對。高對會造成較大的磨損 PLAY 1.3.3　接　頭 (joint) 在一部機械中，