測試

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齒輪組

５
機動學中的齒輪組和複齒輪組是為了要達成轉速比所使用，特定的轉速比可以用計算來求得需要的大齒輪和小齒輪(驅動輪)，但我們選定齒輪比後，就要考慮當我們更換齒比會以什麼用的方式做一個更換齒比的系統，這裡選定以單車的變速系統作為齒輪比轉換的目標討論系統。

自行車的變速系統是將相同可做為大齒輪的大齒盤同軸，小齒盤也是多個同軸，同軸的齒盤系列在更換大齒或更換後面的小齒都可以有轉換轉速比的功能，那除了知道在帳面上有轉速比外，如何做出一套系統可以穩定平緩的用最少的齒盤來做轉速比的切換，就是這裡所要討論的重點。

單車的齒比設定大約是從1.5~5之間，公路車的齒比可能會上到6或7，依照選手的體力來做調配，這種轉速比下，其實只要一組齒輪組就可以達到。所以單車的齒輪組只有一組，前方大多數使用22/32/44T而後方大多使用11/12/14/16/18/21/24/28/32T，這樣的組合是被大家所接受的組合，現在就來看看各種齒比的配法和配合不同的轉速會有什麼樣的結果。

踩踏迴轉數(rpm)
60 70 80 90 100

大盤 飛輪 齒比 時速（km/hr）
44 11 4.0 29.9 34.8 39.8 44.8 49.8
44 12 3.7 27.4 31.9 36.5 41.1 45.6
44 14 3.1 23.5 27.4 31.3 35.2 39.1
44 16 2.8 20.5 24.0 27.4 30.8 34.2
44 18 2.4 18.2 21.3 24.3 27.4 30.4
44 21 2.1 15.6 18.2 20.9 23.5 26.1
44 24 1.8 13.7 16.0 18.2 20.5 22.8
44 28 1.6 11.7 13.7 15.6 17.6 19.6
44 32 1.4 10.3 12.0 13.7 15.4 17.1

32 11 2.9 21.7 25.3 29.0 32.6 36.2
32 12 2.7 19.9 23.2 26.5 29.9 33.2
32 14 2.3 17.1 19.9 22.8 25.6 28.4
32 16 2.0 14.9 17.4 19.9 22.4 24.9
32 18 1.8 13.3 15.5 17.7 19.9 22.1
32 21 1.5 11.4 13.3 15.2 17.1 19.0
32 24 1.3 10.0 11.6 13.3 14.9 16.6
32 28 1.1 8.5 10.0 11.4 12.8 14.2
32 32 1.0 7.5 8.7 10.0 11.2 12.4


22 11 2.0 14.9 17.4 19.9 22.4 24.9
22 12 1.8 13.7 16.0 18.2 20.5 22.8
22 14 1.6 11.7 13.7 15.6 17.6 19.6
22 16 1.4 10.3 12.0 13.7 15.4 17.1
22 18 1.2 9.1 10.6 12.2 13.7 15.2
22 21 1.0 7.8 9.1 10.4 11.7 13.0
22 24 0.9 6.8 8.0 9.1 10.3 11.4
22 28 0.8 5.9 6.8 7.8 8.8 9.8
22 32 0.7 5.1 6.0 6.8 7.7 8.6

可以看出有綿密的齒輪比可以被調整，但單車系統因為還有鏈條本身的限制，這樣的系統並不能完全呈現出來，前面的齒盤依照左右中的位置來對應到後方飛輪組偏左或偏右的幾盤齒盤大致上如下面的圖:


上面可以看到，綠色是經過計算後可以正常使用的齒盤組合和轉速比，而黑色則是不建議使用，紅色的部份則是會使鏈條受傷的齒輪配合法。於是可以看出我們可以操作的轉速比差距約為0.4左右，尤其在大齒盤配小齒盤要換到小齒盤配大齒盤的時候，會有很多接近重複的轉速比出現，那麼在操作下，就不應該使用這樣的齒比，會減少我們使用齒盤的順暢度。綜合這樣的結論。我們可以得出一個大致上的變速方法如下。

大約的變速由齒比低到高應該這樣

小22T配後大32T

22:32 0.68
22:28 0.79
22:24 0.91
22:21 1.05
22:18 1.22

接著前面升到中盤32T, 將後齒拉到第七24T片
32:24 中7 1.33
32:21 中6 1.52
32:18 中5 1.77
32:16 中4 2
32:14 中3 2.29
接著前面升到大盤, 後齒拉到第五片18T
44:18 大5 2.44
44:16 大4 2.75
44:14 大3 3.14
44:12 大2 3.67
44:11 大1 4

算出來的結果，變速在安全且順暢的使用下，可以達到相差0.3左右的變速效率
可樣變可以在各種不同阻力下利用11片齒輪搭配出15種轉速比，達到變速的效果。


文章大多為自身領悟與記算得來
惟參考mobile01的自行車討論串而來
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=268&t=321349&p=2

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懸吊系統(補連結網址)

4
B94611003

懸吊系統



懸吊系統是典型的連桿結構，最近市面上主流的懸吊系統是五連桿型式，因其擔任交通工具與地面接合間的重大任務，包括了可以使乘車舒適等等，但最主要的功能，則是將輪胎貼緊地面，不會因細微的凸起而飛車，造成側向的平移進而使車體失控，越偏向賽車的車身重心較低且懸吊系統的行程較小，而越野車的懸吊系統則非常顯眼，因在崎嶇的地面上，車體唯一剛體，輪胎與地面的距離不同時只有靠懸吊來支撐，不能觸地的輪胎不能提供前行的動力，所以無法控制車子的方向等等，這常常是造成翻車的重要原因，而舒適則是次要的目標，一般懸吊系統會有伸縮桿件，可能是由彈簧或油氣壓等可壓縮缸體來達成。以下就僅一些細部資料來提供有關懸吊系統的資料。

因為車身下方的空間使汽車看起來好像是懸浮在半空中，要如何將看似懸浮在半空中的車身與接觸地面的車輪結合呢？這個結合的裝置就是懸吊系統。懸吊系統除了要支撐車身的重量之外，還負有降低行駛時的震動以及車輛行駛的操控性能等重責大任。
懸吊系統中包含了避震器、彈簧、防傾桿、連桿等機件。
http://homepage.ntu.edu.tw/~b94611003/mech/th1.jpg

汽 車在行駛當中會因為路面的不平整而產生震動或是傾斜；汽車在轉向時因離心力的作用而使車身發生程度不一的傾斜；為使汽車在行駛當中能夠獲得適當的操控性與 舒適性，則必須裝設的避震裝置，各種彈簧也因此被應用做為懸吊系統中的避震裝置，利用彈簧的變型以吸收能量，來緩和汽車在行駛時產生的震動和傾斜。由此可 見彈簧在汽車中擔負著多麼重要的角色。
懸吊系統中所使用的彈簧，有以下3種類型：片狀彈簧、圈狀彈簧、扭桿彈簧。

片狀彈簧：
片 狀彈簧大多使用在非獨立式懸吊系統上面；片狀彈簧在懸吊系統中除了擔任彈簧的角色之外，由於彈簧的剛性使之成為懸吊系統的構件之一，片狀彈簧是以多片長條 形的彈簧鋼板組合而成；主片彈簧的長度最長，且在二端有裝設彈簧眼，為增大彈力而在主片的下方有補助片彈簧，補助片彈簧的長度則是逐片減短，並以彈簧夾將 各彈簧片固定以防止滑動。
http://homepage.ntu.edu.tw/~b94611003/mech/th2.jpg
片狀彈簧在受力後會做彎曲變形。因各鋼板之間的磨擦作用使振幅數增大，而不在使用於乘用車，由於片狀彈簧的載重大因而仍被普遍的使用在大型貨車上面。

圈狀彈簧：
http://homepage.ntu.edu.tw/~b94611003/mech/th3.jpg
圈 狀彈簧大多被使用在獨立式懸吊系統，以及採用非獨立式懸吊系統的房車上面。圈狀彈簧通常被當做壓縮彈簧來使用，圈狀彈簧可因彈簧的各個尺寸的不同而改變圈 狀彈簧的性能(特性)，因此圈狀彈簧被廣泛的使用在汽車上。圈狀彈簧以彈簧鋼捲成螺旋狀，外型則以直筒的圓柱形式居多。圈狀彈簧在伸縮時沒有摩擦的阻力， 使圈狀彈簧有較佳的彈性，而且彈簧線圈大部份是受剪應力，使相同重量的圈狀彈簧可以吸收等重量鋼板2倍以上的能量。圈狀彈簧的變形量較大，可使乘坐的舒適 較佳，因此被大量的使用在乘用車與大客車上面。由於圈狀彈簧水平方向的剛性不足，使用在非獨立式懸吊系統時必須加設連桿。

扭桿彈簧：
http://homepage.ntu.edu.tw/~b94611003/mech/th4.jpg
除少部份車廠的設計之外，現在扭桿式彈簧在車輛的懸吊系統之中，大多做為防傾桿之用。扭桿彈簧是一種形式很簡單的彈簧，它是利用桿的扭轉彈性來承受力量。將彈簧鋼製圓桿的一端固定，而另外一端受力量產生的扭轉。把扭桿彈簧的一端固定在車體上，另一端利用力臂連接車輪，汽車在行駛時產生的震動就以桿的扭轉彈性來吸收。因扭桿彈簧全部受剪應力，使相同重量的圈狀彈簧可以吸收等重量鋼板2倍以上的能量。扭桿彈簧在汽車上的使用方式分為縱向裝置與橫向裝置二種，其中以橫向裝置的使用為多數。縱向裝置的方式是以扭桿來替代較佔空間的片狀彈簧和圈狀彈簧，例如在Toyota Hiace、Zace、Surf車型的前懸吊，就是以扭桿彈簧搭配雙A臂式懸吊系統。橫向裝置的扭桿除了少數車型是用來替代圈狀彈簧之外，其他橫向裝置的扭桿都是用做平衡左右車輪的受力，做為防傾平衡桿之用。

避震器的功用
從避震器這個名稱看來，好像車輛的震動主要是由避震器來吸收，其實不然。車輛在行經不平路面之震動所產生的能量主要是由彈簧來吸收，彈簧在吸收震動後還會產生反彈的震盪，這時候就利用避震器來減緩彈簧引起的震盪。
當避震器失效時，車子在行經不平路面就會因為避震器無法吸收彈簧彈跳的能量，而使車身有餘波盪漾的彈跳，影響行車穩定性及舒適性。簡單的說，避震器最主要是要抑制彈簧的跳動，迅速弭平車身彈跳。
當避震器性能不佳時，車子在行經不平路面就會因為避震器無法吸收彈簧彈跳的能量，而使車身有餘波盪漾的彈跳；行駛在崎嶇路面時，彈跳的情形將會更嚴重；在過彎時會因為彈簧的震盪使車輪晃動而降低輪胎的抓地力和循跡性。最好是避震器能夠把彈簧的彈跳次數抑制在一次。

阻尼

「阻 尼」這個詞我們可能很常聽到，但是究竟何謂阻尼呢？簡單的說，阻尼是作用於運動物體的一種阻力，而且阻力通常與運動速度成正比。就拿一般人常見的門弓器來 說，當你輕輕開門時，門弓器內的油壓缸所產生的阻力很小，很輕鬆就能把門推開；但是當你用力推門時，反而會因阻力較大而不好推。同樣原理應用於汽車避震 器，當彈簧受到較大的伸張或壓縮力時，避震器會因阻尼效應而給予較大的抑制力。

避震器之所以會產生阻尼效應，是因避震器受力而壓縮或拉伸 時，內部的活塞在移動時會對液壓油或高壓氣體加壓使之通過小孔徑的閥門，當液壓油或高壓氣體通過閥門時會產生阻力，此一阻力就產生阻尼；而閥門的孔徑大小 和液壓油的黏度都會改變阻尼的大小。一般阻尼較大的避震器就是所謂較硬的避震器，阻尼越大則避震器越不容易被壓縮或拉伸，所以車身的晃動也會越小，並增加 行經不平路面時輪胎的循跡性，然而卻會降低行駛時的舒適性。

可調式避震器
可調式避震器可分為阻尼大小可調式避震器和彈簧位置高低可調式避震器，以及阻尼大小和彈簧位置高低都可調整的避震器。
阻尼大小可調式：
在避震器的內部使用可以調整孔徑大小的閥門，在將閥門的孔徑變小之後，避震器的阻尼也會跟著變硬。調整避震器的阻尼大小的方式可分為有段與無段的方式。以電子控制方式改變阻尼大小的避震器，則是採取有段調整的方式。
彈簧位置高低可調式：
在避震器的筒身有螺牙並套上特製的螺帽與彈簧拖架，藉著螺帽的移動來調整彈簧拖架的高低位置。把彈簧拖架向下調整會讓彈簧往下移動，可以在不影響避震效果下，降低車身的高度。

Anti-Roll Bar通常翻譯成防傾桿。防傾桿是利用扭力桿彈簧的作用，來達成減少車身傾斜的目的，所以又以扭力桿、平衡桿、平穩桿等名詞做稱呼。防傾桿是一支附在懸吊 系統上的桿子；對很多人而言它只是一支不甚起眼的鐵桿而已。現在就將帶您一探「防傾桿」這個位在底盤下方不起眼的裝置的奧秘。
http://homepage.ntu.edu.tw/~b94611003/mech/th5.jpg
防傾桿的作用
防 傾桿的二端透過連桿固定在懸吊系統的下支臂或是避震器上面；在距離桿子的左、右二端約1╱3長度的位置會有一個與車身連結的接點。當車子在過彎時因離心力 的作用使車身發生滾轉，其情況就是使車身往彎外側傾斜。這個滾轉的動作就如同轉動烤肉架上的肉串。滾轉的幅度大約在7∼9度之間；若旋轉的角度太大時就會 發生翻車。過彎時因防傾桿的做用而降低車身側傾的程度，並改善輪胎的貼地性。側傾程度減少會使外側車輪的承受的荷重減少；且降低內側車輪荷重減少的量。
防 傾桿的桿身發生扭轉時會產生反彈的力量，這個力量就稱為反力矩；防傾桿是利用反力矩來抑制車身的側傾。當左、右輪上下同步動作時，防傾桿就不會發生作用。 在左右輪因路面起伏造成不同步跳動，或是在轉向時車身發生傾斜，使防傾桿發生扭轉時才會產生作用。防傾桿只有在作用時才會使行路性變硬，不像換用較硬的彈 簧會使行路性全面的變硬。如果以彈簧來減少車身的側傾，則需要換用非常硬的彈簧，以及使用阻尼係數很高的避震器。這樣一來就會造成舒適性與循跡性不良。如 果使用適當扭矩的防傾桿則可以在不犧牲舒適性和循跡性的情形下，減少車身在過彎時的傾斜程度。
防傾桿的特性
防 傾桿與彈簧二者力量的總合稱為防傾阻力。側傾時車頭和車尾的防傾阻力會同時發生，由於車身前後的配重比例以及重心位移的關係，使得前、後軸的防傾阻力會各 不相同，這樣便會影響車子的操控性能。如果後輪的防傾阻力過大，則使車子有轉向過度的傾向。如果前輪的防傾阻力過大，則使車子有轉向不足的傾向。防傾桿可 用來控制車身的滾動之外，還可以利用防傾桿來控制前、後軸的防傾阻力戒以改變車子的操控性能。

接下來是連桿的重點

非獨立懸吊系統

非獨立懸吊系統是以一支車軸(或結構件)連結左右二輪的懸吊方式，因懸吊結構的不同，以及與車身連結方式的不同，使非獨立懸吊系統有多種型式。常見的非獨立懸吊系統有平行片狀彈簧式' 、扭力樑車軸、扭力樑式三種。

平行片狀彈簧式：
http://homepage.ntu.edu.tw/~b94611003/mech/th6.jpg
平 行片狀彈簧式是用二組平行安裝的片狀彈簧支撐車軸，片狀彈簧當做避震裝置的彈簧，也做為車軸的定位之用。由於這種懸吊方式的構造非常的簡單，使製造成本減 少，因片狀彈簧的強度高而有較高的可靠度，以及可以降低車身底板的高度。使用在車身重量變化大的汽車上，可以在車身高度降低時還不容易改變車輪的角度，使 操控的感覺保持一致，因而保持不變的乘坐舒適性。例如Toyota Zace、Surf車型的後懸吊即採用平行片狀彈簧式。

扭力樑車軸式：
扭 力樑車軸式主要使用在前置引擎前輪驅動(FF)的車。有一連結左右輪的樑，在樑的二端有用來做為前後方向定位的拖曳臂，整個懸吊系統以拖曳臂的前端與車身 連結，在樑的上方有用來做為橫向定位的連桿。在車身傾斜時因扭力樑車軸的扭曲，使車輪的傾角會有變化。由於扭力樑車軸式的構造簡單，以及佔用車底的空間較 小，相對的車室空間就可以加大，因此大多使用在小型車；例如使用在Toyota Tercel車型的後懸吊。

扭力樑式：
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扭 力樑式在左右拖曳臂的中間設置扭力樑，使懸吊的外形類似H型，懸吊系統以拖曳臂的前端與車身連結。因左右拖曳臂的剛性大，所以不需要裝設橫向連桿。在車身 傾斜時因扭力樑車軸的扭曲，會使車輪的傾角發生變化。在Toyota 的ETA Beam系統中加入可控制方向的襯套(Toe-Control Bushing)，使懸吊在車身傾斜時有較佳的指向性。目前ETA Beam被使用在Toyota Corolla Altis、Vios、Wish車型。

非獨立懸吊系統的優點：
1.左右輪在彈跳時會相互牽連，輪胎角度的變化量小使輪胎的磨耗小。
2.在車身高度降低時還不容易改變車輪的角度，使操控的感覺保持一致。
3.構造簡單，製造成本低，容易維修。
4.佔用的空間較小，可降低車底板的高度，增加車室空間。
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後話
懸吊作動原理及型式各有優劣取向不同

汽車懸吊系統 ( suspension ) 系支持車身重量，並緩和及吸收路面不平整所導致的上下振動，且防止不當振動傳入車身，藉此令使用者乘坐舒適，保護載貨，亦需減低車身各部分的動性應力，並 抑制車輪振動，改善行駛操控之安全性。為達到此上述機能，車身與中輪之間需要配置適當的彈力之懸吊彈簧，而消除彈簧作用之波動頻率，則由避震器負起全責。

懸吊系統的運作，必需將車輪與路面間發生的驅動力、制動力、橫向G力，等各種路面反應力傳給車體，以維持車輛良好的運動性，為此，車輪與車體間需要使用對前後、左右、方向有適度剛性的連桿結構。綜合上述三大要素即構成一個基本的懸吊系統。

懸吊系統的基本型式分別有二種，一是以一支車軸連結左右車輪的剛性車軸 ( rigid axle ) 懸吊，另一種是左右車輪可獨立運動的獨立 ( independent ) 懸吊。剛性車軸懸吊 ( 非獨立懸吊 ) 因左右兩輪同時依附在同一車軸上所以車輪在上下運動時，幾何角度 ( algnment ) 變化較少，輪胎的磨秏也相對減少，且因構造簡單，成本低，相對的對底盤空間的佔有率可大幅減小，所以可以減低車身底板高度。其相對產生的缺點為，同固定車 輪彈簧下重量重，相對慣性高，左右輪的運動連動產生橫振動，有礙乘坐舒適性，且危及操控之安定性，而構造簡單，就件角度的設計自由度小，操控安定性也無調 整的空間。獨立式懸吊因左右輪獨自分開，不因位移而受影響，所以獨立式懸吊，彈簧下重是輕，車輪之觸地性良好，乘坐之舒適性與操控安定性佳，且懸吊幾何角 度的設計自由度大，有利於改善操駕的安定性，而噪音及震動的抑制也有相當大的改善，雖然獨立式懸吊有著較多的優點，但有利必有弊，獨立懸吊因為零件數量 多，精度高相對成本也提高，而幾几角度較大，變化之下有時較不利於輪胎的磨秏，更由於複雜的接點及角度，各角度須微妙調諧，造成底盤維修，調校時的困難 度。

連結網址，參考網址:
http://tech.toyota.com.tw/techdetail.asp?tm=34
http://www.mobile01.com/print.php?f=264&t=243915
http://www.valueparts.com.tw/articles/general_suspension-R.html

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鏈條(多連桿)

５
自行車鏈條 BICYCLE CHAIN

會想使用鏈條作為討論的目標有兩三個原因。
因為經過拆解發現原來鏈條是軸的運動節，兩邊的桿件是繞著一根中心軸做旋轉的，所以可以將納旋轉點視為運動節，而兩旁的桿件事為連桿，雖然這樣的想法中好像不太符合連桿的精神，畢竟不是四連桿也不是有運動範圍的機構，但是透過鏈條的討論，大致上可以了解到，鍊條的受力也就是運動節和連桿受力的情形，尤其在真正的狀況下，連桿機構未必可以依照所指定的路線運動時，連桿會承受什麼樣的力量導致，運動節容易崩毀，而解決途徑又如何，很多這樣的問題我想是可以視為連桿的延伸的。雖然自己也覺得頗為千強，不過可以當作大家擴展見聞的方式吧。

鏈條為了因應單車因為變速造成後方或前方左右位置改變而改變了運動與施力的方向，這樣的改變使得鏈條在運動節處必須要作加強，既要讓鏈條的運動在運動節想要桿件運動的方向上，又要抵抗外力想讓桿件離開運動方向的力量而成另一種有趣的連桿機構。

自行車鍊條的規格:

ANSI Chain No.	Pitch P		Roller Link Width W	Roller	Linkplate		Pin			Average Ultimate Strength (kgf)	Approx. Weight (kg/m)
				Dia	Height	Thickness	Dia	Length
	in	mm		R(max)	H	T	D	F	G
408	1/2"	12.70	3/22"(2.40)	7.77	9.40	1.00	3.62	4.0	4.0	950	0.28
410	1/2"	12.70	1/8"(3.45)	7.77	9.73	1.00	3.62	4.6	5.8	950	0.30
415	1/2"	12.70	3/16"(4.88)	7.77	9.73	1.10	3.62	6.76	5.54	1000	0.33

以下是一段經過研究實驗所整合的結論，主要是在講述在連桿跟節上的面接觸該如何減少一定會有的摩擦消耗:複合濕鍍二硫化鉬固體潤滑膜施鍍於鏈條心軸並組裝成鏈條，模擬自行車行進磨耗測試，由於機械公差的關係必須把膜厚控制在8μm以內，因此控制膜厚於4- 7μm。在乾膜與添加油潤滑不同環境下，以未施鍍、複合濕鍍4μm 及7μm三種不同條件進行磨耗測試，並測量磨耗伸長率。在乾磨中發現隨距離增加複合濕鍍7μm有最少的伸長率，而4μm次之，未施鍍伸長率最大，表示固體 潤滑特性優於未潤滑者且潤滑特性與膜厚有關。但在有添加油環境中，卻是呈現相反的趨勢，這是因為為防止心軸軟化所採取較低溫度熱處理造成無法析出足以強化 基地的Ni3P相所致，造成較厚的模反而有較大的伸長。

滑動系統是屬於面接觸，在無油環境下的未施鍍是產生黏著磨耗，在經複合濕鍍二硫化鉬固體潤滑膜後可以得到明顯的改善。

自行車的鍊條有分速，一照後飛輪齒盤的數目來決定，因為齒盤越多，鏈條承受非運動節方向的力量就越強，所以不同速的鍊條不能混用，主要差別是在運動節上阻止左右偏移的連接點有做更多軸向的加強和寬度的不同來讓非正向的力量傳送可以過去。


資料來源:
本身經驗
http://www.chc-transmission.com.tw/p5.htm

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車架(硬骨連桿)_補上連結

教授
會分成多篇是因為每篇討論的主題都不一樣
只是這幾樣東西長在同一個機構上
所以我寫在一起可以整合各部份的結構
可以給沒深入接觸的同學另外一種思考
我每篇也都有寫自己的心得感想
之後比較專業和需要經驗的東西我就還是盡量原文呈現
而且很多之前po出來的東西看起來也是抄的居多

那我這個就極少量引用就是了

因為後來知道這樣不會被接受，所以會把所有篇幅重新編一次
希望這樣教授會滿意

--
使用有關機動學有關的機械很多
因在學校常常使用的交通工具就是腳踏車
所已針對單車的機構做比較深入的討論

單車上的連桿機構不明顯(車架)
但其傳動所使用的鍊條
就是機動學中的齒輪齒列
因自行車大盤及後飛輪為同軸齒輪 所以探討其齒比關係成為非常實用的討論

雖市面上大多數的腳踏車變速虛有其名，很難在該變速的時候變到想要的位置
但在專業的XC(越野)或跑車以上車種變速的精準度及騎士對於齒比的選擇決定
了單車表現出的性能

傳動上的鍊條看似簡單，其中確相扣著眾多的桿與結，雖然桿與結的連接
與運動相當簡單，但其因為傳動的條件比較複雜且承受的拉力大小差距頗大
鍛鍊等等因節點強度不佳或不當使用的力量會決定鏈條的性命

最接近於連桿的就是變速系統與煞車系統，他的控制方都是手把上的撥把煞把
透或尼龍鋼絲傳導拉利拉住夾器或變速的一端，再以連趕形式將連桿破端的接觸點做變化，行程我們看到的樣子。

車架


車架結構上有兩根豎管和兩根平管，後面有後上叉和後下叉，平管分上管和下管，中間豎的為立管，前方為龍頭管，交接的地方有五個，後下叉和後上叉，交叉於後 輪軸上，上管立管坐管後上叉交叉於坐叉上，立管後下叉下管大盤BB交界於五通上。之所以會拿這個硬結構的東西來發表機動的意見是因為當我深入去探究車架秘 密的時候，發現車架傳導力量的方式會是製作的關鍵，也是申請專利的賣點。好的幾何設計可以將力量玩整經過各桿傳至該接收的位置。
在自行車行進的時候，雖然交界的部分看起來是固定的，但一旦車身有了速度，所有的桿件都會受力，交叉部份會做非常微小的旋轉和拉伸，也就是說，車架的設計 必須是在有速度傳導的時候，處於非常好受力位置的圖樣，於是所有桿件的大小拉伸，交叉部分所能接受的旋轉都是設計的關鍵，雖然這個不是明顯的連桿和運動節 所組成的機動機構，但其中的精神，我覺得非常類似，都是以結和桿所形成的結構，目的也是為了傳導力量和造成位置上的幾何變化。

那我這裡稍稍引用網站上的話語，車架尺寸配方上小小的更動，就能大大地改變車子的操控性。好的與壞的腳踏車，車主踩踏幾圈就可以知道車架的好壞，這就是傳導力量不同所致，在極小的位移拉申中可以產生差別很不一樣的作用。

其中一個很重要的環節就是重心的位置，重心是重量下去的地方，沒有好好落在運動桿件上，就無法使整個機構好好作用。

BB高度也就是五通的位置也是設計的重點，BB高度許配給軸距長度了，兩者間有著親密關係。前後軸距愈長，BB就可以做得 愈高，而不會造成車子騎過崎嶇路面，一路彈跳個不停，像 隻未馴服的野牛。相反的，降低短軸組合的車架的BB高 度，車子騎起來才平順。

頭管角度決定了前輪的轉動，實際上到底給了多少下壓力量帶動車子頭管、再帶動 整台車子前進。車頭角度愈小，你必須出力愈出力轉車把，前輪才會左右轉動。直挺 的車頭角度(72° )，感覺起來會比較靈敏，而且車把轉起來 感覺會比較輕，左右轉動比較簡單省力。但這樣也會導致車 子高速中，操控幾何的反應太快，增加了輪子左右擺動的不 穩定性。低一點的車頭角度(70°)，車把轉起來比較重，但龍頭的左右轉控比較可預 期，高速騎乘比較好操控。

工程師在設計車架幾何的時候，其實是用機動學為底配合材料科學下去做的，材料並不是車架的重點，如果不能如機動學精神般將運動狀況搞清楚，再好再輕的材料都是沒有用的!

以上的討論適用登山車
公路車可算更精準的腳踏車，因為力量固定，追求速度，其所講究的力量傳遞更為複雜，考慮更多因素

原參考文來自
http://www.jackie57.idv.tw/bike_structure.htm

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車架(硬骨連桿)

教授
會分成多篇是因為每篇討論的主題都不一樣
只是這幾樣東西長在同一個機構上
所以我寫在一起可以整合各部份的結構
可以給沒深入接觸的同學另外一種思考
我每篇前言也都有寫自己的心得感想
之後比較專業和需要經驗的東西我就還是盡量原文呈現
而且很多之前po出來的東西看起來也是抄的居多

那我這個就少量引用就是了

因為後來知道這樣不會被接受，所以會把所有篇幅重新編一次
希望這樣教授會滿意

--
使用有關機動學有關的機械很多
因在學校常常使用的交通工具就是腳踏車
所已針對單車的機構做比較深入的討論

單車上的連桿機構不明顯(車架)
但其傳動所使用的鍊條
就是機動學中的齒輪齒列
因自行車大盤及後飛輪為同軸齒輪 所以探討其齒比關係成為非常實用的討論

雖市面上大多數的腳踏車變速虛有其名，很難在該變速的時候變到想要的位置
但在專業的XC(越野)或跑車以上車種變速的精準度及騎士對於齒比的選擇決定
了單車表現出的性能

傳動上的鍊條看似簡單，其中確相扣著眾多的桿與結，雖然桿與結的連接
與運動相當簡單，但其因為傳動的條件比較複雜且承受的拉力大小差距頗大
鍛鍊等等因節點強度不佳或不當使用的力量會決定鏈條的性命

最接近於連桿的就是變速系統與煞車系統，他的控制方都是手把上的撥把煞把
透或尼龍鋼絲傳導拉利拉住夾器或變速的一端，再以連趕形式將連桿破端的接觸點做變化，行程我們看到的樣子。

車架


車架結構上有兩根豎管和兩根平管，後面有後上叉和後下叉，平管分上管和下管，中間豎的為立管，前方為龍頭管，交接的地方有五個，後下叉和後上叉，交叉於後輪軸上，上管立管坐管後上叉交叉於坐叉上，立管後下叉下管大盤BB交界於五通上。之所以會拿這個硬結構的東西來發表機動的意見是因為當我深入去探究車架秘密的時候，發現車架傳導力量的方式會是製作的關鍵，也是申請專利的賣點。好的幾何設計可以將力量玩整經過各桿傳至該接收的位置。
在自行車行進的時候，雖然交界的部分看起來是固定的，但一旦車身有了速度，所有的桿件都會受力，交叉部份會做非常微小的旋轉和拉伸，也就是說，車架的設計必須是在有速度傳導的時候，處於非常好受力位置的圖樣，於是所有桿件的大小拉伸，交叉部分所能接受的旋轉都是設計的關鍵，雖然這個不是明顯的連桿和運動節所組成的機動機構，但其中的精神，我覺得非常類似，都是以結和桿所形成的結構，目的也是為了傳導力量和造成位置上的幾何變化。

那我這裡稍稍引用網站上的話語，車架尺寸配方上小小的更動，就能大大地改變車子的操控性。好的與壞的腳踏車，車主踩踏幾圈就可以知道車架的好壞，這就是傳導力量不同所致，在極小的位移拉申中可以產生差別很不一樣的作用。

其中一個很重要的環節就是重心的位置，重心是重量下去的地方，沒有好好落在運動桿件上，就無法使整個機構好好作用。

BB高度也就是五通的位置也是設計的重點，BB高度許配給軸距長度了，兩者間有著親密關係。前後軸距愈長，BB就可以做得 愈高，而不會造成車子騎過崎嶇路面，一路彈跳個不停，像 隻未馴服的野牛。相反的，降低短軸組合的車架的BB高 度，車子騎起來才平順。

頭管角度決定了前輪的轉動，實際上到底給了多少下壓力量帶動車子頭管、再帶動 整台車子前進。車頭角度愈小，你必須出力愈出力轉車把，前輪才會左右轉動。直挺 的車頭角度(72° )，感覺起來會比較靈敏，而且車把轉起來 感覺會比較輕，左右轉動比較簡單省力。但這樣也會導致車 子高速中，操控幾何的反應太快，增加了輪子左右擺動的不 穩定性。低一點的車頭角度(70°)，車把轉起來比較重，但龍頭的左右轉控比較可預 期，高速騎乘比較好操控。

工程師在設計車架幾何的時候，其實是用機動學為底配合材料科學下去做的，材料並不是車架的重點，如果不能如機動學精神般將運動狀況搞清楚，再好再輕的材料都是沒有用的!

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機動學心得

5

這學期修這門課 ， 一開始聽到要使用Matlab，覺得很特別，已經聽過Matlab 這個軟體很久了，也都有聽說電機系等等大系都在使用這個軟體，不過仍然有些小困惑，想說聽到都是與電子繪圖有關方面 ，分析關於信號強弱，接收，雜訊等等方面，也有聽說數學系的同學使用Matlab計算他們那些繁雜的理論過程等等，也有同遠在美國柏克萊大學，他學的是商業，或是所謂的金融工程方的，他們的工程數學使用再計算經濟方面問題，也是使用Matlab，但還沒有聽說過有用作機動學這門課程的.

後來在一次一次作業中，一開始覺得很難，因為不習慣，加上自己也不夠努力，對於作業很多都沒有去搞清楚老師所花時間辛苦寫的程式內容，都只有一點交差了事，但後來在分組討論後，慢慢了解了一些機動學的本質，以及其實國外大學很多都是使用matlab在作機動學這門課，而且老師真的很努力花時間在更新那些程式，說實話，全台灣也只有少數人有用matlab上這門課，但在多次的運用程式寫作業後，也慢慢了解的一些程式的內容! 真的很謝謝老師，因為我們真的了解您很用心在教導這門課，光是自己寫程式就是很令我們尊敬的了! B94611012 黃振瑋

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史都華平台為基礎的手術用機器人簡單介紹

５
B94611012 黃振瑋

史都華平台為基礎的手術用機器人簡單介紹
自己的家裡剛好有跟外科相關的人士，又看到很多人詳細了介紹了使都畫平台的機構原理，於是這裡在介紹他的應用於外科方面。關於史都華平台所有有的優點，其他同學所找的資料大致歸納為:

• 1.有高精度定位能力
• 2.剛性高、體積小
• 3.承載能力高

應用在手術用機器人上，可以穩定醫療手術儀器，提供醫生三度空間座標，自動進行定位，這樣讓那些難度及高需要精密位置的手術能有很大的幫助。當腦部手術時需要特殊設計的頭架，並在病患頭部局部麻醉後將頭框架固定在頭上，作頭部斷層掃描，由電腦精確計算重組來顯示立體影像，提供醫生判斷腦內的三度空間位置，作為手術時之儀器的定位依據。以下圖就是框架模式，右下圖示整體系統架構。





手術用機器人可幫助醫生進行精密定位、工具穩定扶持與開刀路徑規劃等功能。Robert所帶領的團隊發展一套三度空間定位系統，應用於腦部手術，屬於關節式機器手臂，各關節裝設精密角度感測器，使用順向運動學，由各連桿長度與關節旋轉角度計算機器手臂末端座標，此系統擁有六個自由度。在醫療應用方面，發展一微型操作系統，醫生使用這套系統透過顯微鏡來操縱小至2um的生物細胞；甚至有發展一內視鏡機器人，應用並聯式機構，擁有三個自由度，幫助醫生可靈活地操作內視鏡。

關於這個醫療機器人自由度的計算

利用寇氏(Kutzbach)判斷進行自由度分析：這跟我們學的古魯柏公式很像但又不太一樣

M=ax(n-g-1)+Ef

d=6--空間運動 n---連桿數目 g---關節數目 fi---第i個關節的自由度數目

設定可動板與連桿是以球接頭連接，固定板與連桿是以萬向接頭連接，機構連桿包含可動板、固定板與可變長度連接桿，連桿總數n=2+6×2=14，機構關節包含球接點關節、連桿關節與萬向接頭關節，總關節數目g=3×6=18，而可變長度連桿有1個滑動自由度，球接頭有三個自由度，萬向接頭有兩個自由度，則fi=6×6=36，則手術用機器人的自由度為：

6x(14-18-1)+36=6

因此手術用機器人可達到六個自由度的運動，包括三個平移自由度運動與三個旋轉自由度運動，符合手術儀器於三度空間運動的要求。



%醫療儀器接於史都華平台的接點圖 %手術用機器人圖示


史都華平台承載醫療鑽孔器，裝設在一線性滑道上，行成三點固定，適用外型直徑不同的醫療電鑽，透過滑塊固定電鑽進行軸向的鑽孔。頂桿與病人頭部接觸，使電鑽有個頭部法線方向支撐點，可以抵消鑽穿骨骼時向下的軸向慣性力，以減少過衝量的產生。當醫生輸入病患頭部開刀位置後，本手術用機器人會自動精密定位，史都華平台的可動板會承載醫療鑽孔器的鑽頭進給方向到鑽孔位置的法線方向，此時醫生可用自動進給或手動搖柄方式鑽孔。這個醫療手術設計在未來勢必又會帶給醫療進不的一大步!!!

參考資料 : http://designer.mech.yzu.edu.tw/ 元智大學實驗室 ; http://www.robotworld.org.tw/ 機器人世界 ; http://ppsc.pme.nthu.edu.tw/hexapod/what.html 史都華介紹 Read more!

皮帶與皮帶輪的探討

４

B94611010 方柏璇

之前上課的時候有講到皮帶傳遞，我覺得很有意思，本來想去找找有關託運行裡的運送帶，雖沒有完整的說明，卻找到了皮帶安裝的方式。

這幾個方式中，各有各的優點，也就是各有各的用途。這方面的原理在課本的5-7都有詳細地介紹。大家可以邊參考課本邊看看這些皮帶安裝的運用。

皮帶安裝類別一：

開口皮帶

開口皮帶以水平裝置最佳，因此時皮帶的緊邊（負載段），在下方，上方的鬆邊（空載段）因本身重量而下垂，產生張力、增加接觸角。若垂直安裝時，皮帶重量壓在上皮帶輪，可產生張力，但下皮帶輪則無法獲得所需張力 。

皮帶安裝類別二：

交叉皮帶

交叉皮帶是使皮帶呈交叉狀，增加接觸角並減低皮帶滑動的可能。但皮帶常會交互摩擦使的損壞率高。

皮帶安裝類別三：

半交叉皮帶

半交叉皮帶可用於兩皮帶輪軸呈垂直時。此時的接觸角常大於180°，又皮帶輪僅可製成圓柱形，再者皮帶的邊長不等性因寬度而增加，故選用窄小者更能獲得較佳的貼合。

皮帶安裝類別四：

導輪驅動皮帶

導輪皮帶傳動法可用於任何位置之兩軸，皮帶藉附加的導輪做強制性運行。為避免皮帶滑動，導輪應為皮帶輪寬度的兩倍。但以球面形的皮帶輪及圓柱形的導輪（不小於小皮帶輪之直徑，減小皮帶的彎曲）為最理想。

皮帶安裝類別五：塔輪傳動皮帶

塔輪傳動皮帶可用於改變轉速之開口或交叉皮帶。皮帶輪緣以球形為佳，避免皮帶磨到輪側而損壞。

皮帶安裝類別六：負載皮帶輪與空轉皮帶輪

負載皮帶輪與空轉皮帶輪可用於主動輪繼續運轉，從動的機具可隨時停止的開口或交叉皮帶傳動機構。亦即將運行中的皮帶利用皮帶叉在固定輪與空轉輪間移動。皮帶叉以裝於皮帶輪之鄰近處易於操作。兩種皮帶輪以球面形為宜，空轉輪的直徑應略小於固定輪以使皮帶空轉時張力減輕。

皮帶安裝類別七：

張緊輪皮帶

張緊輪皮帶可用於兩軸間距離過小，變速比偏大，或開口皮帶因接觸角不足而無法獲得較佳的傳動時。亦即在皮帶鬆邊加上惰輪，增加張力使接觸角增大，張緊輪可 隨皮帶之增長而保持特定的壓力，故無鬆弛的顧慮 。皮帶因需另受反向的彎曲應力而縮短其使用壽命，因此張緊輪的直徑不得小於小皮帶輪且須為圓柱形避免皮帶 必要的彎曲。此種裝置法較開口皮帶傳動複雜且昂貴。

希望大家看了這些對皮帶與皮帶輪之間的關係有更深的了解。

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漸開線的形成

５

大家好，我是生機(二) b94607012 楊善喬

由於對漸開線想要有更深成的認識

所以特地花了點時間來畫漸開線

其中過程如下

如圖7—9所示，―條直線在圓上作純滾動時，直線上任一點的軌跡即為漸開線。

BK－發生線，

基圓－rb，

θk－AK段的展角。

2、漸開線的特性

(1) AB =BK；

如圖7—10所示，發生線滾過基圓的長度等於基圓上被滾過的弧長。

(2)漸開線上任意點的法線切於基圓

如圖7—10所示，漸開線上任意點的法線即漸開線的發生線。

400 ) { this.width=400}" border="0">

圖7—10

400 ) { this.width=400}" border="0">

圖7—11

(3)B點為曲率中心，BK為曲率半徑。

漸開線起始點A處曲率半徑為0。

(4)漸開線形狀取決於基圓

如圖7—10所示，基圓越大，漸開線越平緩，當rb→∞，漸開線變成直線，齒輪變為齒條。

(5)基圓內無漸開線。

(6)同一基圓上任意兩條漸開線公法線處處相等。

如圖7—11所示，對於兩條反向漸開線，由性質①和②有：

A1B1 = A2B2

同理，兩條同向漸開線：B1E1 = B2E2

3、漸開線方程式

400 ) { this.width=400}" border="0" width="400">

圖7—12 圖7—13

壓力角：如圖7—12所示，嚙合時K點正壓力方向與速度方向所夾銳角為漸開線上該點之壓力角αk。

αk =∠BOK

rb＝rk cosαk

極坐標方程：

tgαk= BK/rb=AB/rb

= rb(θk+αk)/rb

θk = tgαk-αk

上式稱為漸開線函數，用invαk表示：

θk ＝invαk＝tgαk-αk

直角坐標方程，如圖7—13所示：

x = OC-DB= rb sinu- rbucosu

y =BC+DK= rb cosu+ rbusinu

式中u稱為滾動角：u=θk+αk

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連桿機構

４
張志鵬 b94611048

我想將這學期學過的四連桿簡單的說來。因為這是我在機動學中花最多時間也是最有心得的一項主題而我比較偏向功能性。

四連桿機構是最簡單，而且也最常用的機構。一個機構由許多剛體與低配對組成，或稱為連桿系統。在二度空間之機構方面，其低配對僅有兩種，即迴轉配對與稜柱配對。

最簡單之閉合連桿系為四連桿，它由四個組件、三個活動桿、一個固定桿及四個接合梢組成。
我們可在連桿上加上一些活動約束(自由度)，使其產生特定的運動。的確，四連桿是最簡單且最有用的機構。

連桿系的功能

一個連桿機構的功能是利用一個迴轉的曲柄可以使另外連桿旋轉、擺動或作往復運動。具體言之，四連桿系具有下列功能。

• 1. 由連續運轉變成另一種連續迴轉，其轉速可能固定或隨時變化之速度比。
• 2. 由連續運轉變成擺動或往復運動(或相反的方向)，其速度可固定或可變。
• 3. 由擺動方式變成另一種擺動方式，或由往復變成另一種往復運動，其速度包括固定或可變。

連桿系有許多不同的功能，可以依原先機構之設計目的加以分類：

• 產生不同的功能： 接合於固定桿兩端連桿間之相對運動。
• 產生不同的路徑： 追蹤點的路徑。
• 產生不同的運動： 配合桿之運動。

四連桿結構

最簡單約束型連桿系統是四連桿機構。許多有用的機構均由四連桿改變而成，其中包括配對的特性、連桿長度之比例等。較複雜的連桿機構則由兩個或兩個以上的這種機構組合而成。大部份的四連桿機構可以歸納為兩類：

• 1. 四連桿機構
• 2.滑件曲柄機構(作業都有做過)

舉例

平行四邊形機構
在平行四邊形四連桿機構中，聯結桿(coupler )之方向在運動中並不變化。

滑件曲柄機構
四連桿機構中將其中一或多個連桿之長度延長後會產生一些特殊的結構。

將迴轉運動轉換為移動型式的結構。 大部份之機構由馬達驅動，而滑塊與曲柄則用來將迴轉運動改變為直線運動。

曲柄與活塞
同樣機構亦可使用滑塊作為輸入桿，而曲柄作為輸出桿。亦即將線性之運動轉變為迴轉運動。內燃機內之活塞與曲柄即為此機構之代表。由於這種機構有兩個死點，故曲柄與滑件可以協助克服此項問題。(可以去看同學po的內燃機)

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齒輪網站分享

４

我是b94611040 生機二 廖婉婷

不好意思現在才po上來和大家分享。最近瀏覽有關齒輪的網頁時 ，意外發現一個網站 連結在此

它和之前張貼的"How Stuff Works"不同。前者解釋各種機構的運作方式, 齒輪只是其中一個分支

這個網站則是專為齒輪架設

首先在"Gears Type"裡就多達三十餘種的齒輪。在下面還有和我們課本9-2一樣作簡單分類。

在這裡先補充課本上有提到但沒有圖示的幾個齒輪:

Crown gear(冠狀齒輪) :

Spiral Bevel Gears(蝸線斜齒輪) :

要特別提到的是"Gears by Application"。它是描述齒輪在各方面的應用 我覺得這部份非常實用

因為在每一方面它都還將有使用到的齒輪及其功用列出來。舉例像輸送帶的應用(conveyor systems)

在下方就列舉了:

Worm gears- They offer corrossion protection.
Bevel gears- Used to redirect the shaft from the horizontal gas turbine engine to the vertical rotor.
Ring gears- Increases or decreases the motion.
Helical gears- They allow motors to be installed at right angle to the axis of equipment.
Bevel helical gears- They are used as storage and retrieval unit.
Planetary gears- Shares the transmitted load between the four planet wheels achieving high torque. They are used to drive heavy duty belt conveyors.

而且如果想更瞭解該齒輪的構造時, 網頁上都可直接超連結

在這之中比較吸引我的是"Gears by Material"這部份。因為沒想到它還有特別針對齒輪材料作介紹。其中像是塑膠,鋼鐵,木製...等，裡面有的甚至有講解它的由來，我覺得算是網站當中比較不一樣的地方。

總之這個網站裡真的有非常多齒輪相關的資訊, 而且也非常詳細。無法在此一一述說, 其他就待有興趣的同學繼續去挖掘^^。如果想要針對齒輪作深入瞭解的人

這個網站真的是個非常有用的資源 :)

資料來源 : http://www.gears-manufacturers.com/

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齒輪影片

２
張志鵬 b94611048

http://www.me.ntu.edu.tw/ntume_am/index.htm

這是一個台大機械工程學系的網站。他裡面了很多有關齒輪的影片。真的很實在的讓我們看的一清二楚。這不是什麼資料性的東西，但是這是我理論的應用，設計都很簡單，不過是最基本的應用。

我不想要把裡的片show 出來大家可自己看

你們可以想一想：影片中所用的 是否符合我們學的

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差動齒輪的應用實例

3

大家好，我是b94607012 生機(二) 楊善喬

來為大家介紹一下差動齒輪的應用，希望會有所幫助，謝謝！

【差速器】

　　差速器將變速器傳過來的動力「沿著角隅」傳遞到兩邊的最後驅動組上，以便驅動驅動輪，它可以使兩驅動輪自動反應前輪轉向時所造成的阻力差，而以不同的速度轉動，但仍能推動其所分擔的負荷。

　　其中斜齒輪和環齒輪可導引動力到輪軸而斜小齒輪則造成自動差速。

　　當曳引機的前輪朝正前方時，兩後輪的阻力相同（此時，我們假設兩後輪所接觸的地面狀況相同），於是斜小齒輪與斜齒輪間沒有相對運動，兩後輪以相同的轉速行進，曳引機保持向正前方運動。也就是說，由變速器輸出軸傳來的動力，經由小齒輪帶動環齒輪，四個斜小齒輪和兩側的斜齒輪被環齒輪帶著轉動，暫時形成一個整體，兩支輪軸接受的輸入相同，而兩邊的車輪將同速運轉，使曳引機筆直地朝正前方移動。

　　當曳引機向右轉時，前輪轉向右方，而且右前輪轉的角度比左前輪大，造成曳引機的右邊阻力比主邊阻力大，此時兩邊的輪軸感應到阻力不同，右邊的輪軸相對於環齒輪有一向後轉的力量，而左邊的輪軸相對於環齒輪則有一向前轉的力量，於是就使得斜小齒輪在其軸上轉動，以均衡輸出的動力，因此曳引機才能平穩地轉向。假如沒有差速器的設置，則雖然前輪轉向了，但兩後輪的轉速仍相同，那麼只能使前輪斜著推向前，曳引機仍然不能轉向。

　　假如曳引機的右輪以單邊煞車予以煞住，右輪軸完全停止轉動，由變速器傳來的動力，經小齒輪傳到環齒輪，欲帶著斜小齒輪和左右輪軸一起轉動時，由於右輪軸已無法轉動，所以斜小齒輪就被迫在其軸上自轉，並繞著右斜齒輪走，而將右斜齒輪原應轉動的圈數傳到左斜齒輪，也就是說，此時左斜齒輪以兩倍的轉速轉動，環齒輪轉一圈它就轉兩圈一一圈由環齒輪帶著轉，另一圈則得自斜小齒輪組由右輪軸傳過來。

　　總之，當曳引機的兩驅動輪遇到相同的阻力時，斜小齒輪組不自轉，曳引機將保持筆直地走，但當兩驅動輪遇到不同的阻力時，則斜小齒輪組將開始自轉以均衡其動力，使得阻力大的驅動輪可以自動地轉得慢，而阻力小的驅動輪自動轉得快，並且相較於環齒輪一側所少轉的圈數將自動傳遞到另一側，使其多轉相等的圈數。

　　因此，我們可以確認，曳引機的前輪之所以能夠控制轉向，是因為它可以提供兩驅動輪各種不同的的阻力，而兩驅動輪憑藉著差速器的作用，得以感應這種阻力的差異，因而才能自動增減速，以完成轉向的動作。

　　當曳引機在崎嶇路段行走時，如果其中一輪遇到凹地，則在其下降的瞬間，該輪將自動加速，另一輪則自動減速，曳引機就偏向另一側；反之，當其降到凹底，繼續上昇的瞬間，該輪將自助減速，另一輪則自動加迅，於是曳引機就偏向該輪這一側，而這種轉速變化的大小則端視該凹地的坡度而定。這完全是差速器自動反應的結果，明白了這種道理後，將有助於達成田間作業時筆直前進的要求。

• 傳動系統∼最後驅動 ▽

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世界上最快的車

B94611009 楊子羲

超音速推進號

超音速推���官方�站（英文）

�料�源:�基百科http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E8%B6%85%E9%9F%B3%E9%80%9F%E6%8E%A8%E9%80%B2%E8%99%9F&variant=zh-tw

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Universal Joint 萬向接頭

5

B94611012 黃振瑋

萬向接頭，在幾乎所有的機械元件裡面都會用到，但什麼是萬向結(接頭)呢?
用最簡單的文字來叫紹好了，萬向接頭是用來連接二支管子用的接頭，它可以在任何角度，任何方向接上另一支管子，管子材質、直徑不拘，所以它可以連接二支不同大小的管子，總而言之，不同管徑、不同方向、不同角度皆可連接，它就是萬向接頭。機械上的主要用途是連接非在同一直線上相交的兩軸，並傳輸扭力。應用於長距離輸送動力，可以克服中心軸不容易對齊或在動力傳遞過程中，震動較大的地方。這種接頭的搭配可以使動力軸更有彈性，也有減少震動和噪音的功效。

再來介紹一下他的歷史緣由好了，萬向結的個概念，最早是源自於航海時後所使用的平衡環(使羅盤針保持平衡)，而後來古希臘科學家，將這個觀念用於石弓武器上，西元1545年義大利數學家---Gerolamo Cardano，建議了它作為傳送驅動力 。
之後Christopher Polhem 將這稱為"Polhem knot"。而在歐洲將他稱為"Cardan joint or Cardan shaft"，也就是俗稱的卡丹接頭。

Robert Hooke 製造了實用的接頭並為他命名為"Hooke's joint"，而"Universal Joint"這個名稱則是美國的汽車大亨 Ford 所給的!

由這個動畫連結可以看到最基本的萬向接頭的旋轉
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Universal_joint.gif

那萬向接頭的為什麼這麼重要呢?舉個最簡單的生活實例好了，就以汽車來說，方向盤如果出現了較不為靈轉，行進間總會覺得有一點間隙，方向盤左右輕微間隙，左右轉動約一公分，鬆鬆的，就是十字接頭壞掉摩損所過多的結果了!

萬向接頭的兩軸構成一個特定的角度，故在種動的時後位移與被動軸不同，其相對的角速度及加速度亦有差異。也因此會產生震動的問題。當兩個軸並不維持是180度(直線)的時候，被動軸就不會和驅動軸一樣有固定的角速度了 。當兩軸的角度越趨近90度，越會有巔頗震動的情形產生，甚至再當角度等於90度的時後，會有行卡死的狀況! 但不論如何，整體的平均速度，驅動軸與被動軸是一樣的。他們兩個的速度比是1:1自轉。

角速度就不同了，當驅動軸有的角速度為ω1，而被動軸的角速度為ω2，還有為φ1自轉角速，可以得到以下這個關係:

以及被動軸的角加速度

而參照老師講義，野有關於萬向接頭之轉換角度關係，可利用MATLAB函數程式unijoint()計算，語法：

function [th2, omega2, alpha2]=unijoint(betax,theta3,omega3)
相關的輸入參數：
betax：兩軸間之夾角。
theta3：迴轉之角度。
omega3：迴轉之角速度，rad/s。
程式內容 :
function [th2, omega2, alpha2]=unijoint(betax,theta3,omega3)
%
% [th2, omega2, alpha2]=unijoint(betax,theta3,omega3)
% This program calculate the displacement, velocity and acceleration of a universal joint
% Inputs:
% betax: angle between two axes, degrees
% theta3: angle of rotations, degrees
% omega3: angular velocity, rad/sec
% Example:[t,v,a]=unijoint(45,0:10:360,1)
%
d2g=pi/180;
axang=betax*d2g;
th3=theta3*d2g;
cb=cos(axang);sb=sin(axang);
st=sin(th3);ct=cos(th3);
th2=atan(tan(th3)*cb);
omega2=cb./(1-(st.*sb).^2).*omega3;
alpha2=(omega3.*omega3.*cb.*sb.*sb).*sin(2*th3)./(1-(st.*sb).^2).^2;

資料來源 : http://www.tpub.com/machines/11g.htm http://en.wikipedia.org/wiki/Universal_joint ; http://www.motionsystemdesign.com/Issue/Article/17743/Universal_joints_in_modern_applications.aspx

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機械錶的基本認識

大家好，我是b94607012 生機(二) 楊善喬

３

現在來對機械表做一些基本的介紹

約在16世紀初就有時計的發明，最初是利用地心引力作為動力來源，這種時計只能安置在某一固定地方，例如高樓、牆壁上所掛的大鐘，就是以鍊子繫住用鐵做成的重錘，並繞在輪上轉動；後來才發明了利用彈簧的彈力使其運轉，也就是現在鐘錶的發條。這種時計在體積上縮小了許多，宛如蛋大，可以裝在衣袋內，這就是德國紐倫堡鎖匠所發明的紐倫堡蛋（Nuremberg Egg），這個錶的零件全是以手工做成，因此費工費時，而且所作的每一只錶個個不同。

直到19世紀，漸漸發展到機器生產製造，品質才得以控制。直到目前為止，鐘錶結構的名稱極不統一，即使在同一地區內亦有許多不同的稱法或譯名，而且世界各國對鐘錶零件亦缺乏統一規定。因此，瑞士ETA機芯製造廠首先採用了以號碼數來代表，以便鐘錶業者在配購零件時能正確無誤。不過各國廠牌機芯名稱雖相同，但在結構上仍有差異，代號也會不同。鐘錶的運轉是利用槓桿原理，就好像盪鞦韆般的來回重複，最基本的運作順序是由發條→中心輪→第三輪→第四輪→ 擒縱輪→馬仔→擺輪，然後擺輪的反作用力將馬仔彈回原位的一種簡諧運動。


圖文：發條動力方向示意圖


發條盒是由鋼條捲曲產生彈力所造成的力量。一般而言，發條盒又稱一番車（Barrel），是由發條（Mainspring）、發條鼓（Barrel Drum）和發條鼓蓋（Barrel Cover）所組成，並利用方孔齒輪（Ratchet Wheel）傳動至中心輪等其他齒輪，是鐘錶運轉最重要的基礎結構，就好像人類的胃袋一樣，將吃進來的食物轉化為能量，由於這個簡單的結構方便好用，所以從古至今變化並不大。


圖文：左為擺輪﹔右為擒縱輪及馬仔

當您聽到手錶〝滴答〞〝滴答〞作響宛如節拍器不停地擺動時，字盤上的秒針也隨著節奏轉動，我們立刻感受到時光的不斷飛逝。造成這個節奏般的聲響是由於擺輪（Balance Wheel）受力反作用至馬仔（Lever）所產生的聲音。擺輪系統是由合金製成並以游絲（Hairspring）造成反作用力藉由推動寶石（Impulse Jewel Pin）彈回馬仔（Lever），一個完美的擺輪通常是以225度至270度的擺幅不停擺動，讓時間永遠生生不息。



鐘錶的主要結構，除了先前所提到的發條和擺輪，中間的主要輪系也是讓時間運轉的主要零件，它們就好比人類的血液不斷接收發條盒傳送過來的力量。這個主要輪系包含有：

• （1）中心輪，又稱二番車（Center Wheel or 2nd Wheel）
• （2）第三輪，又稱三番車（3rd Wheel）
• （3）第四輪，又稱四番車（4th Wheel）
• （4）擒縱輪，又稱五番車（Escape Wheel）

這些齒輪分別擔負起時、分、秒和等時節奏的傳送功能。所有動力的開始從發條旋緊發送力量至中心輪、第三輪、第四輪、擒縱輪、卡子，再到擺輪，然後擺輪反作用力至馬仔使其恢復之前所在位置，如此一來，整個運轉過程即可週而復始。



平日我們看到手錶上時、分及秒的指針顯示，他們是如何藉由齒輪分配的呢？當發條提供力量至中心輪時，中心輪會以60分鐘1圈的速度進行迴轉，到了第三輪時則開始產生變速情形，移轉至第四輪則是以60秒1圈的速度進行迴轉。所以分針的顯示是藉由中心輪的軸心所產生，秒針的顯示是由第四輪的軸心所產生，至於時針的顯示，則是藉由位於上機板連結分針輪的時輪來產生的。一般人會發現有些手錶小秒針會在6點鐘或9點鐘方位，這就是依照第四輪的位置來決定。另外大秒針的設計則是在第四輪加裝一傳動齒輪系，使秒針的位置得以變換。

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legend函數的用法

２
大家好，我是生機(二) b94607012 楊善喬

對於標記顏色，有許多種方法。其中最方便的就是利用legend函數

如果我劃一條線 前半是相連的點，後半是符號標點 ，EX: * or +，都是同一種顏色。

但若是使用 legend 時，欲呈現出 '+─ 名稱 。亦即名稱前面不只有一條線，線前面還有符號 + 都是同一種顏色

EX:
a=[1 2.1 3.7 4.5 5.1];
b=[1 2 3 4 5];

h1=plot(....,'r'),hold on
h2=plot(....,'g')
h3=plot(....,'ro')
h4=plot(....,'g+')

legend([h3 h1 h4 h2],'red o','line1','green +','line2')

很方便實用吧^^~

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機動相關文章 B94611039 陳柏成

２

有些人應該聽過魯班的木馬車。特色就是能在路上自動行走。我在中華古機械研究中心這網站裡發現了詳盡的解釋。裡面有多位人士不斷研究改進的成果，有四桿,六桿及八桿的步行機器馬供大家參考。也有精美的圖片讓大家ㄧ目了然

網址如下

http://www.acmcf.org.tw/acmlab/newpage15.htm

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削鉛筆機簡述

４

生機二 B94611024 卓奕諺

大家不妨拆開以前用的削鉛筆機觀察其內部結構。大致上可分為兩種：

• 1.斜軸式
• 2.正軸齒輪式

第一種構造較簡單，由旋轉處直接連接一斜軸刀片切削，第二種稍微複雜一點，在使用削鉛筆機時。我們所握的手把是第一桿，也就是曲柄轉動的時候，會連帶旋轉內部的轉盤。此轉盤（托盤）上有三個小齒輪（STAR），而真正進行削筆工作的是中間的連桿。這個連桿很特殊，因為它有一邊是齒輪的構造（SUN） 而內部是斜放的刀片，用三顆齒輪是因為要使削筆連桿受力均衡
且三個STAR齒輪可產生較大的扭力。

以下是斜式削鉛筆機

參考資料：

我家被我拆開的削鉛筆機

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惰輪的作用

４

我想介紹一下惰輪

惰輪的作用就是讓主動輪和從動輪以相同的方向轉動。有時，需要齒輪同向轉動，因為主動輪和從動輪反向轉動，在兩個齒輪間加入一個惰輪，惰輪轉動方向與主動輪方向相反，從動輪與惰輪的轉動方向相反，這樣，兩個齒輪的轉動方向就相同了。

詳細圖示及來源
http://translate.google.com/translate?hl=zh-TW&sl=zh-CN&u=http://www.semia.com/machines/constructopdia/009_constructopdia.asp&sa=X&oi=translate&resnum=3&ct=result&prev=/search%3Fq%3D%25E6%2583%25B0%25E8%25BC%25AA%26complete%3D1%26hl%3Dzh-TW 點我

至於應用為何?
像是唱盤，其分類方式相當多，先以馬達驅動轉盤的方式分類，可以分為『皮帶驅動』、『惰輪驅動』、『直接驅動』三種。

惰輪傳動盤是在馬達與轉盤之間夾有一惰輪，介於兩者間傳動，所以惰輪也有人稱中介輪。 惰輪傳動的好處是，只要將惰輪靠上，轉盤就會立刻驅動，所以即使要換片聆聽時，將惰輪移開即可，不必停止馬達轉動。

因此種使用上的便利，早期有許多DJ使用惰輪盤。 但是惰輪比較容易將馬達的晃動傳到轉盤（因為直接接觸），產生轆聲，所以惰輪盤的惰輪品質就顯的相當重要 。現在惰輪盤並不常見，1960年代盛行的Garrard 301、401是代表性產品。

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修課心得

5
張志鵬　　b94611048

時間過的很快 一下子一個學期就這樣過了

不過無法否認的是，我真的學了很多

在機動學這門課中　收獲更是多

除了機動學以內的知識

還學到很多很多課外的東西

例如如何把影片上傳到youtube上

還有就是會建立自己一個blogger

將圖片和影片放上去

而且還學會了很很html的語法

像＜pre＞ ＜/pre＞　＜a href="http://..." ＞圖示＜/a＞

最重要最重要的是

我學了一些matlab程式的知識

我深信這會令到我們所有同學在將來有一定的幫助

因為在很多大企業中真的會用到

除此之外

我和同學之間的關係變的越來越好

我們之間的討論更是令我學的更多

學習用不同的角度來看事情

而不是只有一種方法來解決

總言而之

這門課不但讓我學到機動學的知識

也學會了很有用的課外知識

更是增加了我與同學間的感情

雖然花了很多時間　　　但是這一切都是值得的

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做機動學作業的心得

5
B94611029 林軍耀

做機動學作業的心得

其實一開始，我對要寫程式這件事情是很排斥的，因為在大一的時候修的程式語言的基礎並不好，所以聽到要寫程式，心中就會有一股害怕的感覺，在一開始寫作業時也不知道作業到底要我們表達的是什麼，只是把似是而非的程式碼寫出來，寫完了也不知道是什麼意思。總而言之，只要圖有跑出來，得到的數據可以解釋，那就行了，不過到後來這樣的方法就行不通了，因為程式碼越來越長，很難以自己的直覺來看出參數到底怎麼變化，不過幸好有一些熱心的同學願意把他們所學的傳授給我，而MATLAB也不像C++的語法那麼深奧，不管怎麼樣，我覺得在做機動學作業的時候，學期初花的時間可能是後來做作業時的十倍，這並不是說花比較少時間在做作業就代表比較不認真，相反的我覺得自己有進步了，花比較少的時間就看懂程式碼，而且也知道題目再說什麼，這要感謝教授在課堂上用這樣的方式給我們壓力，以及讓我們初步了解使用MATLAB這個強大軟體的功能。

就這樣，這學期結束了，我想學了機動學與MATLAB後，讓我們以後有更多的工具以及方法可以使用，這才是機動學的目的吧！

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間歇運動機構

５

B92605305 石子賢

間歇運動機構是將主動件的連續運動轉化為從動件有停歇的週期性運動的

機構。

間歇運動機構可分為單向運動和往復運動兩類。

單向間歇運動機構：

這種機構廣泛應用於生產中，（下圖為 單向間歇運動機構 ）

如 牛頭刨床上（下圖）工件的進給運動，轉塔車床（下二圖）上刀具的轉位運動，裝配線上的步進輸送運動等。

實現單向運動中的停歇是這種機構設計的關鍵。在機構運動過程中，當主動件與從動件脫離接觸，或雖不脫離接觸但主動件不起推動作用時，從動件便不產生運動。

（↑棘輪機構）

（←槽輪機構）

棘輪機構、 槽輪機構 、不完全齒輪機構、凸輪單向間歇運動機構和擒縱機構等，都用這種方法來實現間歇運動。在不完全齒輪機構中，主動輪 1作等速連續轉動，從動輪 2作間歇轉動。主動輪只在一段圓周上有 4個齒，與這 4個齒相嚙合的從動輪要做出4 個對應的齒間來實現一次間歇運動。從動輪轉動一周，該機構完成 4次間歇運動，輪 2共有16 個齒間。輪 2停歇期間，兩輪的鎖止弧起定位作用。

凸輪單向間歇運動機構的主動件 1是半徑為 的圓柱凸輪，從動件 2是在端面圓周上均布一圈柱銷的圓盤。當凸輪按箭頭所示方向轉動時，凸輪的曲線槽推動柱銷 B ，使圓盤向左轉動；當柱銷 B 運動到前一柱銷A 位置時，柱銷 C 進入凸輪槽內。

這時，凸輪槽位於凸輪圓柱體的圓周上，凸輪的轉動不能推動柱銷運動，故圓盤不動，從而完成一次間歇運動。此外，還有瞬時停頓的間歇運動機構 。

往復間歇運動機構：

在往復間歇運動的機構中，應用最廣的是 凸輪機構 ，下圖 往復間歇運動機構中還有其他常用的兩種類型。

１、往復擺動間歇運動機構：

它利用連杆上一點 C 的一段近似圓弧 來實現搖杆帶停歇的往復擺動。構件 C ₁D 的一端通過鉸鏈與連杆在C ₁ 點處聯接，另一端通過鉸鏈 D 與搖杆聯接，並且鉸鏈 D 必須位於圓弧 的圓心處。當 C 點在虛線圓弧段上運動時，搖杆不動；C 點在其軌跡的實線段上運動時，搖杆往復擺動一次。

２、往復移動間歇運動機構：

它利用導杆上的一段圓弧導路來實現移動杆帶停歇的往復直線運動。曲柄的長度等於圓弧導路半徑，它的轉動中心與圓弧中心重合。在上圖 示位置，當曲柄逆時針轉動時，滾子在圓弧導路中運動，導杆不動，移動杆也不動。當滾子運動到圓弧導路終點時，導杆開始向右擺動，移動杆向右移動。

當導杆擺到右極限位置後，導杆又向左擺到上圖 示位置，移動杆便退回到起始位置。這樣，曲柄轉一周移動杆就完成一次帶停歇的往復直線運動。

http://203.72.198.245/web/Content.asp?ID=41926&Query=9 Read more!