連桿機構 學習目標 能了解連桿的定義及其裝置 能了解四連桿機構的各部名稱及其分類 能了解各種連桿運動機構的種類及其特性
- 連桿機構的介紹 一 連桿裝置 機器是由多件具有適當強度的剛體構件所組成, 而能達成某種動作, 以執行某種任務的設備 各剛體構件至少應有兩處以樞軸方式與其相聯件連接, 並產生相互運動 此種構件, 不論是否為桿條形, 通稱為連桿 (link) 由多個連桿所組成之組合, 稱為連桿裝置或連桿組 (linkage), 若將連桿組中的機架 ( 及固定桿 ) 放開, 即沒有固定桿存在, 則稱此連桿組為運動鏈 (kinematic chain) 輪或軸只能圍繞其本身之中心旋轉, 不能稱為連桿 又彈簧因非剛體, 亦不能稱為連桿 連桿組合可以產生運動, 稱為連桿機構 其不能產生運動, 稱為結構 (structure) 由於結構在工程應用上, 以承受某種負荷為主, 如建築 橋樑 鋼架等, 則不能稱為機器 連桿裝置應用在機械上相當廣泛, 例如汽缸內活塞與曲軸間的運動 汽車轉向系統的機構 利用平行連桿的升降台 電扇左右擺動機構 牛頭鉋床的急回機構 天平之機構 萬能製圖儀之平行機構 等, 不勝枚舉 二 四連桿機構 在連桿組中, 最常見也最有用的機構, 就是四連桿機構 (four - link mechanism), 如圖 - 所示 其中 Q 及 Q 為固定軸, 連接兩軸心的直線, 稱為連心線 (line of centers), 相當於固定的連桿 連桿 與 可能都為曲柄 (crank), 或稱為搖桿 (rocker), 也可能為一個曲柄, 一個搖桿 其中能繞固定軸心作 60 迴轉的連桿, 稱為曲柄 ; 而能繞固定軸心作搖擺運動的連桿, 稱為搖桿 連桿 用來連接曲柄或搖桿而傳達相互間的運動, 稱為連接桿 (connecting rod) 或浮桿 (floating link) 運動時, 連接桿的旋轉中心隨時在變動, 且利用旋轉對組成四連桿機構的充要條件為最長桿件之長度, 一定要小
於其餘三連桿件長度之總和, 否則無法組成四連桿機構 例如利用長度為 80 0 0 5cm 的四連桿就無法組成如圖 - 所示的四連桿機構 Q Q 圖 - 四連桿機構 一曲柄連桿機構, 如果以曲柄 為主動, 則此機構可運轉 ; 如果以搖桿 為主動, 曲柄 為被動, 當曲柄 與連桿 成一直線時, 由連桿所傳達之推力或拉力, 僅能傳達於曲柄的軸心, 而無使曲柄繞其軸心迴轉之力, 此時曲柄 之位置稱為死點 (dead point), 在四連桿組運動中, 共有兩個死點, 如圖 - 所示 消除死點的方法有二種 : 在從動件處加裝飛輪, 藉由飛輪運動之慣性力克服 用兩組連桿機構聯合操作, 藉由各組死點位置之不同而克服 推力 拉力 主動 死點 主動 死點 (a) 圖 - 連桿機構之運動死點 (b) 連桿機構 ( ) 連桿組中, 能繞固定軸作迴轉運動的連桿, 稱為 曲柄 滑塊 搖桿 牽桿 5
( ) 連桿組中, 能繞固定軸心作擺動之連桿, 稱為 連桿 搖桿 頂桿 牽桿 ( ) 在運動機構中, 下列敘述何者為消除死點的方法? 藉助飛輪的 慣性力 增加曲柄的長度 增加曲柄的重量 改變曲柄的形 狀 - 連桿機構的種類及應用 以曲柄連桿組為基本形態的四連桿機構, 常依連桿能否作全周旋轉或搖擺來區分, 可得到三種基本形態, 即曲柄搖桿機構 雙搖桿機構 雙曲柄機構 其他的四連桿機構, 都是這三種基本形態之變形應用, 茲分述如下 : 一 曲柄搖桿機構 (crank and rocker mechanism) 如圖 - 所示為四連桿機構, 以最短桿 為曲柄, 而將與此最短桿相鄰的連桿 固定, 且連桿 僅能作週期搖擺運動, 此稱為曲柄搖桿機構 亦即能將連續旋轉運動 ( 曲柄 ), 轉變為週期搖擺運動 ( 搖桿 ) 運動中, 當 點運行至 或 點時, 搖桿 即開始反向運動, 此位置亦為死點位置 連心線 ( 機架 ) 曲柄 浮桿 ( 連接桿 ) 搖桿 圖 - 曲柄搖桿機構 構成曲柄搖桿機構, 則下列各條件必須存在 : 即搖桿 ( ) 長 + 機架 ( ) 長 > 曲柄 ( ) 長 + 連接桿 ( ) 長 由 可知 6
公式 - +>+ 由 可知 公式 - +> 或 +>+ 曲柄搖桿機構的應用於機械上甚多, 舉例如下 如圖 - 所示, 為曲柄搖桿機構應用於布帛摺疊機構, 當曲柄旋轉時, 桿同時左右擺動, 兩桿終端則使摺疊塊 作順序依次摺疊 如圖 - 5 所示, 為曲柄搖桿機構應用在人騎腳踏車的運動機構 布帛 搖桿 連桿 曲柄 曲柄 圖 - 布帛摺疊機構 圖 - 5 人騎腳踏車之運動機構 二 雙搖桿機構 (double rocker mechanism) 如圖 - 6 所示為四連桿機構, 將最短桿對面的連桿固定, 亦即浮桿最短, 則 桿及 桿均僅能作搖擺動作, 稱為雙搖桿機構 運動中, 當搖桿搖擺到 或 或 " ' " ' 連桿機構 '' 或 "" 位置時 ( 搖桿與連接桿重合 在一直線上 ), 搖桿 或 開始反向運動, 此時之 ' " 為死點位置 圖 - 6 雙搖桿機構 7
構成雙搖桿機構, 則下列條件必須存在 : 即最短桿長度 + 最長桿長度 < 其他兩桿長度的和, 且 < 由 可知 公式 - +>+ 由 可知 公式 - +>+ 由 可知 公式 - 5 -+> 或 +>+ 雙搖桿機構之應用於機械甚多, 舉例如下 如圖 - 7 所示為布帛摺疊機構, 由 四桿構成雙搖桿機構, 及 桿為搖桿, 為固定桿, 則為浮桿 利用此機構之往復運動自動將布帛摺疊整齊 如圖 - 8 所示為電扇搖擺機構, 蝸輪由電動機主軸帶動而使曲柄 旋 轉, 及 為搖桿, 使電扇左右擺動 汽車雨刷機構 布布 固定在台上 F 旋轉板 蝸輪 8 圖 - 7 布帛摺疊機構 圖 - 8 電扇搖擺機構
三 雙曲柄機構 (double crank mechanism) 如圖 - 9 所示四連桿機構, 將最短連桿 () 固定則 桿及 桿可 繞軸心作 60 迴轉, 稱為雙曲柄機構, 或稱為牽桿機構 (dranlink mechanism) 圖 - 9 雙曲柄機構 構成雙曲柄機構, 則下列條件必須存在 : 由 可知 公式 - 6 +>+ 由 可知 公式 - 7 及 +>+ 連桿機構 公式 - 8 +>+ 9
雙曲柄機構之應用於機械甚多, 舉例如下 如圖 - 0 所示為 Morgan 划水車, 為四連桿, 及 為曲柄, 為連心線, 為浮桿 如圖 - 所示為插床急回機構, 為連心線, 為主動曲柄, 為浮桿, 為被動曲柄, 小齒輪由馬達帶動, 進而轉動大齒輪, 以 點為旋轉中心, 在圖中所示虛線的輪轂 (hub) 上旋轉進而轉動大齒輪, 以 點為中心, 帶動栓銷 做等速旋轉運動, 此時浮桿 便以 為中心做搖擺運動, 帶動另一曲柄, 曲柄 又以 為中心的軸, 固定在大齒輪上運轉 圖 - 0 Morgan 划水車 圖 - 插床急回機構 四 滑塊曲柄機構 (slider - crank mechanism) 如圖 - 所示, 在曲柄搖桿組中, 將搖桿改裝成滑塊在滑槽中往復滑 動, 則得滑塊曲柄機構 註 : 表 點中心位於無窮遠處 0 圖 - 滑塊曲柄機構
含一滑塊的四連桿組, 依固定桿之不同, 可分成四種連桿機構如下 往復滑塊曲柄機構 (reciprocating slider - crank mechanism) 將連桿 固定, 則成為往復滑塊曲柄機構, 其衝程等於曲柄長之二倍, 如圖 - 所示 其應用例, 如圖 - 所示為一汽車引擎 汽缸為件, 曲柄為件, 連桿為件, 活塞為件 當汽缸內之汽油爆炸時, 活塞 向下作直線運動, 促使曲柄作旋轉運動 ; 其他應用如往復式壓縮機 蒸汽機 內燃機 手壓沖床及曲柄壓床等 衝程 = 圖 - 往復滑塊曲柄機構 圖 - 內燃機 迴轉滑塊曲柄機構 (revolving slider - crank mechanism) 將連桿 固定, 則成為迴轉滑塊曲柄機構, 如圖 - 5 所示 在圖 - 6 所示中, 連心線 為連桿, 為曲柄, 為連桿 曲柄以 為軸心, 做順時針方向旋轉, 當 垂直 E 時, 搖桿在左端極限位置, 衝頭開始切削, 當 垂直 E 時, 衝頭切削完畢, 曲柄已轉了度 ( 切削角 ); 當曲柄再繼續旋轉到 垂直 E 時, 衝頭做回程退刀衝程, 曲柄已轉了度 ( 回程角 ), 因曲柄所旋轉之角度與所花費之時間成正比, 即 圖 - 5 迴轉滑塊曲柄機構 V V E E 連桿機構 圖 - 6 牛頭鉋床急回機構之 運動
公式 - 9 切削行程時間 ( ) 回程時間 ( ) = 切削角 ( ) 回程角 ( ) 其應用例, 如圖 - 7 所示之牛頭鉋床急回機構, 其特徵為機械不作功的行程速度快 因為鉋床的工作行程 溜座需要較慢的運行速度, 以便切削工作, 而在切削刀具的回程, 切削刀具對工作而言, 不受任何力的作用 ( 即機械不作功 ), 所以為節省整個工作時間計, 需要急回運行速度, 故急回運動用於機械上最適合 6 F 5 E 圖 - 7 牛頭鉋床急回機構 如圖 - 6 所示的急回機構, 若 = 0, = 0, 其往復一次共需時 5 秒, 則工作行程用幾秒? 回歸行程用幾秒?
解設工作行程時間為 t, 回程時間為 t 由 ( 公式 - 9) 可知 : = = = t = t 又 t + t = 5 代入得 t = 5 秒故 t = 0 秒 擺動滑塊曲柄機構 (oscillating slider - crank mechanism) 圖 - 所示滑塊曲柄之連桿 固定, 則成為擺動滑塊曲柄機構, 如圖 - 8 所示 圖 - 8 擺動滑塊曲柄 圖 - 9 擺動引擎 機構 其應用例, 如圖 - 9 所示的擺動引擎 其中連心線 為連桿, 為曲柄, 為連桿, 其一端裝上活塞在汽缸內滑行, 汽缸為滑塊, 如圖 - 0 所示 當汽缸內油氣爆炸時, 活塞推動連桿, 使曲柄 繞固定中心 旋轉 連桿機構
圖 - 0 擺動引擎之運動 固定滑塊曲柄機構 (fixed slider - crank mechanism) 將圖 - 所示滑塊曲柄機構之滑塊 固定, 則成為固定滑塊曲柄機構, 如圖 - 所示, 且連桿 可在 中滑行 其應用例, 如圖 - 所示之手壓抽水機, 其中 為連桿, 為連桿 當手柄向上下運動時, 連桿 成為繞 點擺動的搖桿, 連桿 繞 點轉動, 使桿 沿直線方向作往復運動, 而將水抽起 曲柄 連桿 連桿 中心連線 手柄 圖 - 固定滑塊曲柄機構 圖 - 手壓抽水機 五 雙滑塊機構 (double slider mechanism) 如圖 - 所示為具有雙滑塊的連桿機構 當曲柄 旋轉時, 滑塊 在以 點為曲率中心的曲線槽內滑動, 滑塊 在直線槽內滑動 由於 點與 點保持一定距離, 所以 可視為一連桿, 如同圖 - 所示滑塊曲柄機構中之連桿 一樣
y y 圖 - 雙滑塊機構 圖 - 雙滑塊機構 若將曲線槽的半徑增至無限大, 則此槽變成一直線槽, 如圖 - 所示 當曲柄 旋轉時, 滑件 作簡諧運動 此種機構稱為蘇格蘭軛 (scotch yoke), 可用於模擬機器作簡諧運動之振動測試 若將圖 - 中之滑槽中心線 yy 作成與滑塊 之運動方向傾斜角度小於 90 度, 如圖 - 5 所示, 則滑塊 在動路上亦作簡諧運動, 但其衝程將大於曲柄 長的兩倍 E E O y E 5 x x P y 圖 - 5 雙滑塊機構 六 等腰連桿機構 (isosceles linkage) E 圖 - 6 等腰連桿機構 連桿機構 在一曲柄滑塊機構中, 如使浮桿的長度與曲柄的長度相等, 則得一種特殊 的機構, 如圖 - 6 所示 在此機構中, 因 與 兩連桿對於滑塊之滑槽 中心線, 恆作成一兩邊相等之三角形, 故稱為 等邊連桿機構, 亦稱為 等 腰連桿機構 5
當曲柄 由 點經 點再回到 點, 即繞 點迴轉一圈時, 滑塊 亦將由 點移至 點再回到 點, 作一次往復行程, 而 至 之距離為 長之四倍 因此, 當曲柄旋轉一周時, 滑塊 的行程為曲柄 長的四倍 在上述運動中, 當滑塊 行經轉軸中心點 時, 滑塊 的運動無法確定 因此, 實用上將 桿延長至 E 點, 並於 E 點再裝置一滑塊, 使其在一垂直滑槽 y'y" 上滑動, 如圖 - 7 所示 此裝置可將曲柄 省去不用 y' 曲柄 E 連桿 x" x' 曲柄 曲柄 y" 圖 - 7 等腰連桿機構另一形式 等腰連桿機構之應用例, 說明如下 橢圓規 (elliptic trammel) 橢圓規為雙滑塊機構是等腰連桿機構的應用, 如圖 - 8 所示 x P y b E a 6 圖 - 8 橢圓規
當 EP 桿完成一個動作行程時,P 點所行經的軌跡將是一個橢圓軌跡, 此 橢圓之長軸為, 而短軸長為, 以下證明 P 點的軌跡為一橢圓 設 = a = 長軸之半 = b = 短軸之半 x = acos y = bsin 由式可得 ( ) +( ) = + 公式 - 0 即 + = 此即為橢圓之方程式, 因此 P 點之軌跡是一橢圓軌跡 而 P 點之位置可任 意調整, 即長軸 a 與短軸 b 之長可任意調整, 而繪出各式橢圓 歐丹聯結器 (Oldham coupling) 如圖 - 9 所示之歐丹聯結器, 由三個機械元件所組成, 亦為等腰連桿機構之應用, 乃是橢圓機構的變形 K 軸上之凹槽 F 相當於圖 - 8 中之 E 點滑塊,N 軸上之凹槽 G 相當於圖 - 8 中之 點滑塊, 而中間滑盤 I 之兩面具有互成 90 的突舌, 相當於圖 - 8 的第 件, 突舌在兩凹槽中滑動 當 K 軸轉動時,N 軸以相同轉速旋轉 歐丹聯結器主要目的, 是連接不在同一中心線上, 且相距甚短距離之兩平行軸之傳動 K F I G N W (a) F I G K N 連桿機構 (b) (c) (d) 圖 - 9 歐丹聯結器 7
七 肘節機構 (toggle mechanism) 如圖 - 0 所示為肘節機構, 是曲柄滑塊機構的應用, 當滑塊 向右運動接近行程終點時, 則 點以極微之力 P, 滑塊 即可得到甚大的推力 F 此種現象稱為 肘節效應, 利用此種效應之機械甚多, 例如碎石機 壓床 鉚釘機 鋼剪 萬能鉗 摩擦離合器等, 皆能在短距離內傳遞最大作用力 E G x P y F' F 圖 - 0 肘節機構 圖 - 平行等曲柄機構 其工作原理如圖 - 0 所示, 由 = 得 ( )- ( )= = 又 = 即 = cos = 公式 - = cos 因此, 值愈小,F 愈大 ; 當 三點近乎成一直線時, 0,x 0, cos, 則 F 變極大, 故由小力 P 可產生極大之 F 力 八 平行等曲柄機構 (parallel equal crank mechanism) 如圖 - 所示為平行等曲柄機構, 曲柄 與 相互平行且長度相 等, 同時連心線 與浮桿 亦相互平行且長度相等, 因此, 四連桿即形成 8
一平行四邊形, 運動時, 曲柄 與 之角速率相等 此種機構的應用例甚多, 如圖 - 所示蒸汽火車車輪之牽引機構及平行規 工具箱平行鉸鏈 懸臂式萬能製圖儀 勞伯佛天平機構 摺架 縮放繪圖儀等, 皆為平行等曲柄機構的應用 圖 - 火車車輪之牽引機構 圖 - 不平行等曲柄機構 九 不平行等曲柄機構 (non - parallel equal crank mechanism) 兩曲柄等長且連心線與浮桿等長如圖 - 所示即為此機構, 其中 =, 且 =, 當曲柄 以等角速度旋轉, 則曲柄 將作快慢不定之旋轉且迴轉方向與曲柄 相反 兩曲柄等長但連心線與浮桿不等長如圖 - 所示即為此機構, 其中連心線較浮桿為長 如圖 - 中所示, 當 桿平行 時, = 當 桿逆時針方向轉動角度時, 桿亦逆時針方向轉動 角, 且 > ; 同理, 當 桿順時針方向轉動角度時, 桿亦順時針方向轉動 角, 且 > 因此, 兩曲柄之角速度並不相同, 此機構常應用於汽車之轉向機構 連桿機構 圖 - 不平行等曲柄機構 9
如圖 - 5 所示為汽車前輪的轉向機構 當汽車直行時, 其各連桿如圖 - 5(a) 之位置 當汽車右轉時, 其右輪軸之轉角必須比左輪軸之轉角 大, 如圖 - 5(b) 所示 (a) 汽車直行時 圖 - 5 汽車之轉向機構圖 (b) 汽車右轉時 若於汽車左轉時, 其情況與右轉時相反 當汽車轉彎時, 其兩前輪的理想位置, 為兩輪軸的延長線須與其後輪軸的延長線相交於 Q 點, 如圖 - 6 所示, 即當汽車向左轉彎時, 汽車整體可視為繞 Q 點而轉動, 如此可減少車胎對地面的摩 擦 Q 圖 - 6 汽車轉向之理想位置 ( ) 四連桿組機構中, 若浮桿為最短桿, 則此四連桿組屬於 曲柄搖 桿機構 雙曲柄機構 雙搖桿機構 鉋床急回機構 ( ) 曲柄搖桿的四連桿機構, 若將最短桿固定, 可得到 曲柄搖桿機 構 雙曲柄機構 雙搖桿機構 直線運動機構 ( ) 人騎腳踏車是何種機構的應用? 雙曲柄 雙搖桿 肘節 曲柄搖桿 ( ) 以下哪一種運動不屬於往復滑塊曲柄機構? 曲柄壓床樁枕的運 動 內燃機活塞連桿的運動 蒸汽機活塞的往復運動 牛頭 鉋床的速歸運動 0
( ) 汽車引擎中, 已知曲柄長度 0cm, 連桿長度 0cm, 則衝程長度為 0 0 0 0 cm ( ) 碎石機是應用下列何種機構? 相等曲柄機構 滑塊曲柄機構 牽桿機構 肘節機構 ( ) 橢圓規為 牽桿機構 等腰連桿機構 等曲柄機構 肘節機構的應用 ( ) 常用於汽車上的轉向機構是屬於下列何種的應用? 牽桿機構 雙曲柄機構 不平行等曲柄機構 雙搖桿機構 ( ) 火車機車上兩輪間的迴轉是下列何種機構的應用? 交叉等曲柄機構 平行等曲柄機構 不平行等曲柄機構 雙搖桿機構 ( ) 懸臂式萬能繪圖機是利用下列何種機構完成? 直線運動機構 雙搖桿機構 雙滑塊機構 平行運動機構 - 近似直線運動機構 凡一機構上的一點, 不依賴直線導路的約束, 即能發生直線運動, 稱為直 線運動機構 (straight - line motion mechanism) 可分為絕對直線運動機構與近 似直線運動機構兩種 但絕對直線運動機構由於連桿數較多, 構造繁雜故少實用價值, 本章節不予討論 而近似直線運動機構由於誤差甚微, 構造又簡單, 故實際上使用較高 有改良司羅氏直線運動機構 饒氏直線運動機構 蔡氏直線運動機構及瓦特氏直線運動機構, 如圖 - 7 所示 連桿機構
改良司羅氏 (Scott - Russel) 直線運動機構 (a) 圖為司羅氏直線運動機構, 是等腰連桿組的應用, 當連桿 擺動時, 滑塊 在滑槽內滑動, 而 E 點就可以產生絕對直線運動軌跡, 因使用滑塊與滑槽之滑動, 故摩擦阻力較大 將 (a) 圖滑塊 與滑槽改由連桿代替, 如圖 (b) 所示, 則當連桿 擺動 角時, 點繞 點擺動, 而 E 點在 yy 方向作近似直線運動 在此機構中, 連桿長 = = E 此機構又稱為蚱蜢機構(grasshopper motion mechanism) E y x E y x E' E' y (a) y (b) 饒氏 (Robert) 直線運動機構 連桿長 = P = P =, 且 = 當連桿 與連桿 同時向右或向左擺動時, 則 P 點亦隨之劃出一近似 直線的軌跡, 使 P 點軌跡接近直線, 在此機構中, 與 長度不得小於 0.6 長 ' ' P P' 圖 - 7 近似直線運動機構
蔡氏 (Tchebicheff) 直線運動機構 連桿長 =, = 5, = 5, 即若 = 長, 則 = = 5 長, = 長 當桿 順時針方向轉動時, 可轉至 P 成一直線之位置, 且與 垂直 反之, 當桿 逆時針方向轉動時, 可轉至 P 成一直線之位置, 且與 垂直, 而 桿中點 P 之運動路徑 P PP 為一近似直線 P P P 瓦特氏 (Watt) 直線運動機構 為兩固定軸, 連桿 與 分別繞 軸擺動, 當 或 擺動時, 桿上一點 P 之軌跡為 8 字形之雙環曲線, 使用上僅取其近似直線之一段動路, 如下圖中 yy 線上之 EF 段 此機構的連桿長度必須符合 P P = 之條件 y P F y E 連桿機構
( ) 蔡氏直線運動機構中, 固定中心連線 : 搖桿 : 連桿之長度比為 :5: 5:: :5: 5:: ( ) 下列何種連桿機構可以產生絕對直線運動軌跡? 蔡氏直線運動 機構 瓦特氏直線運動機構 饒氏直線運動機構 司羅氏直 ( 線運動機構 ) 饒氏直線運動機構中, 固定中心連線 : 連桿之長度比為 : : : :
連桿裝置 : 有多個連桿所組成的組合, 亦稱連桿組 曲柄 : 連桿組中, 能繞固定軸心作 60 迴轉之連桿 搖桿 : 連桿組中, 能繞固定軸心作擺動之連桿 消除連桿機構之運動死點的方法有二種 : 藉飛輪運動之慣性力克服 用兩組連桿機構聯合操作, 藉各組死點位置之不同而克服 曲柄搖桿機構 ( 搖桿長 + 機架長 > 曲柄長 + 連接桿長 ) 特徵 : 曲柄最短 應用 : 布帛摺疊機構, 人騎自行車 ( 搖桿為大腿 ) 雙搖桿機構 ( 最短桿長度 + 最長桿長度 < 其他兩桿長度之和 ) 特徵 : 浮桿最短 應用 : 布帛摺疊機構 電扇搖擺機構 汽車雨刷機構 雙曲柄機構 ( 又稱牽桿機構 ) 特徵 : 連心線最短 應用 :Morgan 划水車 插床急回機構 滑塊曲柄機構之種類 : 往復滑塊曲柄機構 特徵 : 滑塊之衝程等於曲柄長之兩倍 應用 : 往復式壓縮機 蒸汽機 內燃機 手壓沖床及曲柄壓床等 迴轉滑塊曲柄機構 特徵 : 產生急回運動, 即機械不作功的行程速度快 應用 : 牛頭鉋床急回機構, 其時間比為切削行程時間 ( ) 回程時間 ( ) = 切削角 ( ) 回程角 ( ) 5
擺動滑塊曲柄機構應用 : 擺動引擎 固定滑塊曲柄機構應用 : 手壓抽水機 等腰連桿機構特徵 : 浮桿與曲柄等長 應用 : 橢圓規 歐丹聯結器 肘節機構特徵 : 施小力而移動小距離產生大力量的機構 應用 : 碎石機 壓床 鉚釘機 鋼剪 萬能鉗 摩擦離合器 平行等曲柄機構特徵 : 兩曲柄之角速度恆相等 應用 : 火車頭之牽引機構 萬能製圖儀 勞伯佛天平 不平行等曲柄機構特徵 : 兩曲柄之角速度並不相同, 往內角度較大 應用 : 汽車之轉向機構 近似直線運動機構應用 : 改良司羅氏直線運動機構 饒氏直線運動機構 蔡氏直線運動機構 瓦特氏直線運動機構 饒氏直線運動機構, 其固定中心連線 : 連桿之長度比為 : 蔡氏直線運動機構, 其固定中心連線 : 搖桿 : 連桿之長度比為 :5: 6
一 選擇題 ( ) 連桿組中, 以較嚴格的定義來區分, 能繞固定軸 60 迴轉的桿稱 繫桿 搖桿 牽桿 曲柄 ( ) 關於鉋床之急回機構, 下列敘述何者錯誤? 切削行程與退刀 行程的距離不相等 為一曲柄滑塊機構 曲柄作 60 迴轉 切削行程速度較退刀行程速度慢 ( ) 兩相等之曲柄, 其浮桿長度小於此二曲柄中心連線, 此四連桿機 構應用於 平行運動 萬能製圖儀 汽車前輪轉向 牛 頭鉋床急回機構 ( ) 鉋床上之急回機構, 其特性為 進刀行程慢, 退刀行程快 進刀行程快, 退刀行程快 進刀行程慢, 退刀行程慢 進刀 行程快, 退刀行程慢 ( ) 電扇之搖擺裝置是應用何種機構? 雙搖桿 雙曲柄 曲 柄搖桿 曲柄滑塊 ( ) 如圖 () 所示機構, 為固定軸, 桿及繞 擺動, 則桿上 P 點之運動動路為 O 字形 P 字形 P 8 字形 W 字形 ( ) 四連桿機構中, 若搖桿長 + 機架長 > 曲 圖 () 柄長 + 連接桿長, 則必為 雙搖桿機構 曲柄搖桿機構 雙曲柄機構 以上皆有可能 ( ) 一曲柄式鉋床切削行程所占時間為回程的 倍, 則切削角度為 0 0 0 0 7
( ) 一組四連桿組, 其中 為連心線, 為連桿, 為曲 柄, 為搖桿, 若欲此四連桿組成為曲柄搖桿機構時, 下列各條 件中哪一個是錯誤的? + < + - < - + < + - < - ( ) 下列何種機構能在短距離內傳遞最大作用力? 相等曲柄機構 惠氏速回機構 滑槽連桿機構 肘節機構 ( ) 往復式壓縮機之活塞 曲柄與連桿構成的機構是 歐丹聯結器 滑塊曲柄機構 急回運動機構 蔡氏運動機構 ( ) 一急回機構, 其回程角為 0, 往復一次共需 0 秒, 則回歸行程 為若干秒? 5 0 5 0 ( ) 下列何種機構屬於急回機構? 平行等曲線機構 滑塊曲柄 機構 雙搖桿機構 牽桿機構 ( ) 汽車前輪轉向機構, 一般採用何種機構? 牽桿 曲柄搖桿 相等曲柄 雙搖桿 機構 ( ) 機構的死點位置是發生在 連桿與從動曲柄垂直 連桿與主 動曲柄垂直 連桿與從動曲柄共線 連桿與主動曲柄共線 ( ) 曲柄式鉋床切削角 0, 回程角 0, 則切削時間約為回程時間 的.6.6.6.6 倍 ( ) 雙搖桿機構的特徵為下列何者較短? 連心線 浮桿 曲 柄 搖桿 ( ) 在牽桿機構中, 若一曲柄作等速迴轉運動, 則另一曲柄作 等 速直線運動 不等速直線運動 等速迴轉運動 不等速迴 轉運動 8
( ) 如圖 () 所示之曲柄搖桿機構, 下列各條件中哪一個是錯誤的? ++> ++> +-< -+< 圖 () ( ) 手壓抽水機屬於 急回機構 滑塊曲柄機構 滑塊連桿組 肘節機構 ( ) 應用於牛頭鉋床的急回機構應為 雙搖桿機構 牽桿機構 平行等曲柄機構 迴轉滑塊曲柄機構 二 填充題 由多個連桿所組成的組合, 稱為 連桿組中, 凡能繞固定軸心作 60 迴轉的連桿, 稱為 用以連接曲柄或搖桿而傳達相互間運動的連桿, 稱為 曲柄搖桿機構中 最短 ; 雙曲柄機構中 最 短 ; 而雙搖桿機構中 最短 汽車雨刷是機構的應用 ; 插床的急回機構是 機構的應用 ; 而人騎自行車是 機構的應用 往復滑塊曲柄機構中, 其衝程等於長之二倍 手壓抽水機屬於機構 ; 橢圓規屬於機構 機構, 能在短距離內傳遞最大之作用力 汽車轉向裝置是機構的應用 9
蘇格蘭軛機構是機構的應用, 其中曲柄作等角速度旋轉 時, 滑件作 運動 三 問答題 試述四連桿機構之各部名稱 何謂連桿機構之死點? 連桿機構的種類有哪些? 如何應用? 試說明肘節機構和其工作原理 試說明橢圓規的機構原理 0