機動學心得

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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。

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瞬時中心(瞬心)

４
瞬時中心(瞬心)

在機動學中我們學到了瞬心的定義以及在計算上的用處，不過在動力學中，瞬心也有他們方便之處，可以讓我們在處理平面運動時，有更快的運算速度。瞬心之定義如下：

我們將平面運動剛體上瞬時速度為零的點稱為速度瞬心，,除剛體作定軸轉動這類特殊的平面運動外，一般來說，瞬時轉動中心的加速度不會為零，下面,以車輪在地面沿直線作勻角速無滑滾動為例，由於車輪與地面接觸點處的速度為零，這點就是車輪的速度瞬心 。

接下來介紹瞬心機構

這種機構能重演這兩個構件的確定相對運動。瞬心線和瞬心線機構 兩個作確定相對運動的構件在每一瞬時都有一個瞬心﹐分別將這兩個構件上所有作過瞬心的各點連成曲線即得到兩條瞬心線。將這兩條瞬心線作成相互滾動的輪廓線以傳遞運動的機構。

用這對瞬心線作輪廓線的機構﹐可以代替相應的共軛曲線機構。如果P 12在連心線上的位置不變﹐則構件1､2的傳動比為常數﹐而瞬心線也就成為兩段圓弧。若兩條相互滾動的瞬心線為兩個橢圓﹐就成為橢圓瞬心線機構。

例如帶滑動高副機構﹐其構件1､2的兩條輪廓曲線接觸點在傳動過程中存在滑動﹐故它們是一對共軛曲線。求出其在不同接觸位置的瞬心P 12﹐就不難求得與這對共軛曲線相應的一對瞬心線。

如圖所示

參考網站

http://define.cnki.net/define_result.aspx?searchword=%E9%80%9F%E5%BA%A6%E7%9E%AC%E5%BF%83

http://203.72.198.245/web/Content.asp?ID=42437

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油壓傳動車

３
b94611005劉昶志

在尋找有關傳動系統的資料時，發現了一篇有趣的資料，它是在說過去機械式的傳動系統，可以以油壓的系統來取代，這篇文章好像應該在油氣壓的課提出，不過看到許多人有張貼這過去傳動系統的資料，就忍不住想將這個可能是未來新趨勢的設計想法給大家看看。

它是運用內燃機以穩定的方式產生能量，有別於過去的系統因車速的不同而造成內燃機在效能上的大打折扣，以穩定的能量產生高壓油，再由油壓系統來控制速度，這除了可以讓內燃機穩定運作的好處外，它在煞車時，也可以將能量重新存回油流中，整體能源的運用效能提升許多，尤其是針對在市區行駛，常要走走停停的車輛來說。

這項技術與汽電混合動力皆無法完全解決石化能源日漸枯竭與汙染問題，不過在其他如氫動力或是太陽能技術尚未純熟時，這不失為過渡時期的一項選擇。

以下為網路上的原文：

新的汽車環保選擇－油壓傳動車

國際油價飆漲，加上京都議定書正式生效，節能、環保是最近當紅的議題。就汽車科技的發展來說，內燃機引擎走入歷史，改採電能，甚至氫能源，應該是必然的趨勢。

然而您也知道，電動車在實用上仍然有許多缺點，像是充電慢、續航力差，消費者的接受度一直很低。所謂「油電混合動力車 (gas-electric hybrid vehicle)」則被視為內燃機引擎車進化到完全電動車之前的過渡技術，車上同時具有內燃機引擎和電瓶、電動馬達兩種動力源，起動及低速行駛時使用電力驅動，長途、高速巡航時則使用汽油引擎輔助，引擎還可以為電瓶充電。

這幾年來油電混合動力車似乎成為各大汽車公司研發競爭的熱點，而且成果早已不只是概念車、原型車之類的，本田的 Civic Hybrid四門轎車、豐田的Prius 四門轎車、福特也推出Escape Hybrid 休旅車，在市場都有非常好的反應，銷售都是以十萬輛計算，已經是實用、商品化的技術。

噢，這個月的史丹福專欄不是要談油電混合動力車。二月中在紐約時報看到一條汽車相關新聞，頗引起我的注意，油電混合動力車似乎有個新對手了。美國環保署和聯合包裹服務公司（就是大家熟悉的 UPS啦！）二月份宣布一項合作研究計畫，發展一種新型的「油壓傳動 (hydraulic transmission)車」，可以大幅節省油耗並且降低污染。

油壓傳動？像是自動排檔傳動系統嗎？

不不不，「油壓傳動」這個詞有點兒誤導，重點不在排檔系統，重點在於內燃機引擎的動力不是由機械方式驅動車輪，而是透過油壓系統驅動車輪。

您熟不熟悉一般的油壓系統或氣壓系統？以油壓系統、像是您在馬路上常看到的怪手為例，怪手的動作都是靠油壓缸內的液壓油推動活塞伸長縮短來達成，油壓系統的動力源也是怪手車上的引擎，然而引擎並不直接驅動怪手的油壓缸，而是對液壓油加壓，將能量儲存在高壓的液壓油中，經過管路和各種控制閥，再用來推動怪手的油壓缸。高壓液壓油做完「功」，釋放了所儲存的能量，又成為低壓液壓油，流回儲油槽中，等待再次循環加壓。

同樣道理，美國環保署要發展的這種「油壓傳動車」也有一具內燃機引擎，但是引擎的動力並不直接用來驅動車輪，而是用來建立並且維持液壓油的高壓，將能量輸入、儲存在高壓的液壓油中。高壓的液壓油推動一個渦輪，產生旋轉動力，才用來驅動車輪。

Mmmm，這個概念有點兒像油電混合動力車，卻又不完全一樣。油電混合動力車中內燃機引擎和電動馬達基本上還是兩個獨立的動力系統，在不同的駕駛狀況下兩個動力系統互相補償。油壓傳動車則是一套動力系統，只是內燃機引擎不直接驅動車輪，而是透過油壓系統作能量轉換與傳遞。

多一個油壓系統在中間有什麼好處呢？內燃機引擎在起步、低轉速時最沒有效率，也最容易造成污染（因此油電混合動力車起動及低速行駛時使用電力驅動），然而在中高轉速定速運轉的話，還是能有很好的效率（像在高速公路定速巡航會非常省油）。內燃機引擎直接驅動車輪，一定免不了停停走走、引擎轉速忽快忽慢，油壓傳動車的想法，就是讓內燃機引擎「任務單純化」，只是在對油槽中的液壓油加壓，引擎便能一直保持以定速運轉，停停走走的路況就完全交由油壓系統來負責。

在這個計畫中UPS 成為美國環保署的合作伙伴，最主要的原因就是UPS 有一大批您所熟悉的棕色送件車，在全世界的道路上跑，而這些送件車最典型的駕駛狀況，您可以想像，就是停停走走到處送東西，最符合油壓傳動車所設定的改進方向。除了UPS 外，美國陸軍也是這項計畫的贊助者之一（不知道是不是要把這項技術用在坦克車、裝甲車上）。

目前這項計畫正在著手改裝UPS 的棕色送件車，拆掉原有機械式傳動，改成一系列油槽和油壓傳動，以高壓油儲存及傳輸能量。美國本土的UPS 大型棕色送件車上裝的是一具標準的6.0升柴油引擎，改裝成油壓傳動後柴油引擎將會維持定速運轉，用來產生 5000psi的高壓液壓油。一個大氣壓是14.7psi ，5000psi是340 大氣壓，可是非常高的壓力，如此高壓的液壓油會驅動一個渦輪，產生的旋轉扭矩足以驅動UPS大型棕色送件車的車輪。這種傳動方式初期測試結果顯示，燃料效率提升 60%到70% 。

小引擎、汽油引擎也同樣能使用這項技術，能用在更省油的小型車上，不過這個系統比較合適在停停走走的送件車上，如果是經常以巡航速度長途行駛的車子，引擎大部分時間已經維持中高速定速運轉了，油壓傳動車隊燃料效率的提升可能就沒那麼大。

油壓傳動車另外一個系統省油的方法，是將能量流向倒轉，當車子減速煞車時，反而是用車輪反相帶動渦輪旋轉，提高液壓油的壓力，把能量存回液壓油。這種由煞車重新回存能量的方式，也常被應用在汽油電力混和車，像是 Toyota Prius就有這種設計。但是在電力系統中電瓶無法在煞車瞬間如此快速充電，因此大部分的能量沒有辦法被重新回存，只能回收 35~40%左右，然而在液壓系統中便沒有這個問題，大約可以把四分之三的煞車能量回收回來。

除了降低油耗外，您常看到卡車開始起步時，柴油引擎在低轉速、高扭力運轉時會冒黑煙。但是在油壓傳動車柴油引擎是以中高轉速定速運轉，污染控制裝置也可以調整在此轉速時作最佳操作

油壓傳動車這個初步發展成果，讓美國環保署和其他研究計畫贊助者都興奮不已，急著要作世界性的展示。美國環保署擁有這項技術好幾項專利，他們認為這項研究極具潛力，可能帶來巨大的環境利益，不但降低汽車油耗及二氧化碳排放，廢氣排放也有可能大幅降低。 UPS之類的計畫贊助者則是從商業利益的角度來看這件事。油電混合動力車有兩個不同的動力系統，額外增加的電力驅動系統讓汽車製造成本要增加好幾千元美金。油壓傳動車只有一個傳動系統，油壓系統完全取代了機械式的傳動系統，因此預估成本的提升比油電混合動力車要低，系統也簡單許多。像是 UPS這部油壓傳動車如果量產的話，美國環保署估計每部汽車的成本將增加美金 5000元，但是同時每年省下的柴油燃料成本估計在美金2500 元。

將油壓系統用在汽車傳動上，也不是第一次被提出，福特汽車公司 2001年便曾宣布和美國環保署合作進行油壓傳動車開發計畫，當時預計應用在SUV 上，並且具體規劃了開發時程，宣稱將在2010年以前推出量產車。不過福特這項油壓傳動車開發計畫似乎沒有繼續，而被汽油電力混和車取代了。紐約時報的新聞中，也提到一位住在曼婓斯的獨立發明家，也有一個發明作品，將一部小卡車改裝成油壓傳動車，使用一具不到一百匹馬力的船用柴油引擎，每加侖柴油可以跑上 100英里，而且報導中說加速性還不錯哩！

在學校教機械設計的課，剛好上到油氣壓系統應用這一段。不管油壓傳動車最後未來如何，也許只是成千上萬最後沒被實現的「研究計畫」之一，這中間也沒有很炫的科技，不過的確是個很好的概念，下禮拜上課時又多個例子可以提一提…

？？？

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仿生機器人與仿生機械

５
B94611029林軍耀

教授不好意思 無名式中棘輪那一篇是我PO的

麻煩教授修改一下 謝謝

仿生機器人與仿生機械

參考網站

http://www.ikepu.com/machinery/sundry_machine/bio-simulation_machinery.htm

看到這麼多同學介紹了有關機器人的主題我就想到了我們生機系在暑假好像會有，一個有關機器人的營隊，主題大概是跟仿生機器人有關那這部分跟機動學有什麼關係呢?因為我們在作業中，也曾經做過手部的運動，課本中也稍微提到了人體的機構再加上近來科學界的研究，機器人學可以說是相當熱門的一門學問，而仿生機器人跟一般的機器人不同之處就在於，因為在自然界中，生物通過物競天擇和長期的自身進化，已對自然環境具有高度的適應性。 它們的感知、決策、指令、反饋、運動等機能和器官結構，遠比人類所曾經製造的機械更為完善。 而且各種動物的前肢從外形和功能上看雖然不盡相同，但它們的內部構造卻基本一致。 兩棲類、爬行類、鳥類和哺乳類動物的前肢骨骼都是由肱骨、前臂骨、腕骨和指骨組成的。 人的上肢具有較高的操作性靈活性和適應性，機械手正朝著與人上肢功能接近的方向發展。

還有相當多其他的例子，像是模仿鳥類或昆蟲飛行的樣子，以及魚類在水下行動的模式，如蚊蠅和蜜蜂等昆蟲靈活機動的陡然起飛，翻轉翅翼的高頻振動，光面懸垂和空中定位等，都是現代飛機所做不到的。

其他的一些例子就跟機動學比較沒有關係了，但還是寫出來讓大家看看，像是根據蝙蝠喉頭髮出的超聲波可在空中導航和對空中食物定位的原理，人類發明了雷達；根據蒼蠅、蜻蜓的複眼原理，人類發明了複印機和印刷機的複眼透鏡；根據響尾蛇的頰窩能感覺到0.001℃的溫度變化的

原理，人類發明了跟蹤追擊的響尾蛇導彈；人類還利用蛙跳的原理設計了蛤蟆夯；模仿警犬的高靈敏嗅覺製成了用於偵緝的"電子警犬"。

還有一個很有趣的東西讓大家看看，可以當作娛樂，就是日本人做的機器人跳舞

http://youtube.com/watch?v=2LcHXZwPtSQ

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仿生機器人-尺蠖

５
B94611044胡易平

有去杜鵑花節幫忙的應該都對仿生機器人很有印象。仿生機器人的意思就是模仿生物的運動方式，利用簡單的機械構造，做出與此生物一樣的運動方式的機器人。

尺蠖這款，就是利用連桿推動行進，再配合中間有一可360度旋轉的齒輪來改變行進方向。利用兩個馬達向兩對腳傳送動力。能夠透過屈伸實現平滑的前進及後退。透過中間的腳可進行轉向。

下次杜鵑花節在操作的時候，可以搭配尺蠖的運動影片，就可發現，仿生機器人的運動方式就跟真的尺蠖一樣，也算是符合我們生物機電的精神。

所以其實連桿的組合方式並不是那麼一成不變的三連桿或四連桿，如何依據這些基礎來設計出想要的運動模式，才是真正困難的地方。而在實際情況上，元件裡也不會只有一種單一機構組成，常常是由許多種基礎機制構成，所以機動學只是在教導我們這些基礎，真正在應用上才是困難的地方。又如果能夠只用簡單的原理，設計出想要的東西，才是真的運用機動學的精神，像這款仿生機器人就是了。

市面上仍有許多種類似的仿生機器人，如果有興趣，除了在杜鵑花節可以現場操作示範外，還可以自行選購喔!

圖片來源-博客來親子購物網

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肘節機構

３
b94611005 劉昶志

連桿那章，我們都學到「肘節機構」，它是一個可以運用較小的力，來產生一個大的作用力的機構，也就是一種省力的機構。在網路上閱讀到一篇文章，它是利用此機構的特性，結合油壓的運用，設計出一組機具，用來處理製作模具中「合模」的步驟。

文中設計出兩種肘節機構，第一種是比較基本的，就是一組連桿，油壓裝置直接由中間位置，以油壓桿施加外力，感覺設計沒有很精良，第二種看起來就比較有可行性，由兩組肘節機構構成，油壓缸的桿頭同時連接兩組機構，感覺起來機構在運作時會比較穩定，模具在成形過程中的受力也會比較均勻。

文章將此設計與沒有肘節機構的「直壓式合模裝置」做比較，發現加入肘節機構的設計，其運轉成本明顯較低，不過其運轉的調整〈如速度等〉就較為麻煩。

以下為原文，供大家做個參考：

合模裝置除了用以開閉模具外，最主要是用以對抗射出於模內之熔融材料的高壓力，以充分的強力閉鎖。

1-3.1 直壓式合模裝置
1.升壓滑塊式
此形式是最常用的射出成形機合模裝置，如圖1.12所示 ，其固定於合模缸底部的細徑升壓滑塊插入合模滑塊，使模具的開閉高速化。

圖1.12升壓滑塊式合模裝置

升壓滑塊裝置的作用，如圖1.13所示，因(a)為開模狀態，合模滑塊在後退位置，自動控制閥(可自動吸入排出)閉住，如圖(b)箭頭所示，經升壓滑塊中央的貫通孔供給高壓油，則合模滑塊以高速前進，開始閉模。此時，自動控制閥開著，隨著合模滑塊前進生成的缸內空間都吸入油。合模滑塊再前售而將閉模之前，如圖(b)所示，閉住自動控制閥，來自油壓泵的高壓油流入。合模滑塊變低速前進，徐徐閉模，再以高壓合模。
開閉模具的速度變換是藉著隨合模滑塊移動的控制桿的擋塊使限制開關作動，以控制閥變換油壓回路。

圖1.13升壓滑塊式合模裝置作用

2.補助缸式
補助缸式合模裝置，如圖1.14所示，合模滑塊兩側設有二組補助缸，使模具的開閉高速化。

圖1.14補助缸式合模裝置

在閉模行程，先將高壓油送到補助缸，使連結於此的成形機可動盤高速前進而開始閉模，此時，油壓．淮醣過自動控制閥，從油槽流入合模缸內。在即將閉模終了之前，受換油壓油的流路，使高壓油送往合模缸，則模具以抵速閉合，再高壓施加於合模缸及二組補助滑塊的全面積，模具以高壓合模。在此形式合模裝置中，合模消塊如圖所示，成為單動形，以補助缸進行開模行程的動作。
3.增壓缸式
增壓缸式合模裝置如圖1.15所示，由串列約二組油壓缸裝置而成，閉模時，先將油壓油送往合模缸，藉合模滑塊以低壓閉模，其次將高壓油送往增壓缸，藉增壓滑塊的作用，增大合模缸內的油壓，以高壓合模。

圖1.15增壓缸式合模裝置

1-3.2肘節式合模裝置
1.肘節裝置的作用
肘節式合模裝置是以肘節接頭將油壓缸或電動機產生的力放大，使合模力增大，如圖1.16所示 。

圖1.16肘節式合模裝置

肘節機構中，力的放大率與速度因連桿位置而大有變化，在閉模行程的最初階段，力的放大率小而速度快，接近閉模行程終了時，力的放大率大而速度慢。在肘節連桿將近完全伸直之前，發生很大約合模力，如圖1.17所示。

圖1.17肘節式合模裝置原理

但是，連桿若在末合模完成時就已100%伸長，則無合模壓力的產生。所以在肘節連桿100%伸直之前約數mm~數分之一mm閉合模子，則在連桿充份伸直時，相對拉張繫桿，藉繫桿伸長發生的彈性力來合模。如圖1.18所示為肘節連桿的行程與合模力的關係。

圖1.18肘節連桿的行程與合模力的關係

肘節式合模裝置的基本形式有一組肘節連桿構成的單連桿肘節式合模裝置，如圖1.19所示。

圖1.19單連桿肘節式合模裝置

亦有由二組肘節連桿所構成的雙連桿肘節式合模裝置，如圖1.20所示。前者隨肘節連桿的移動，油壓缸進行擺動，適合於小型成形機。

圖1.20雙連桿肘節式合模裝置

2.模厚調整方法
(1) 用繫桿螺帽的方法
組合齒輪或鏈條等，使合模繫桿的四個螺帽運動，同時移動相同的行程。也有的利用手把來調整模厚的方法，如圖1.21所示。不過，通常以電動機驅動，連預先設定的位置後自動停止。

圖1.21合模力及模厚調整方法

(2)用中央螺絲的方法
如圖1.22之虛線圓所示，在成形機可動盤與肘節連桿之間，另有一吋節板，以中心部的大螺絲(中央螺絲)直接連結於肘節板與可動盤。在調整模厚時，以手動或電動旋轉中央螺絲的大螺帽部來調整肘節伸長時的可動盤位置以調整模厚。

圖1.22利用中央螺絲的肘節機構之模厚調整裝置

3.肘節式合模裝置的特色
肘節式合模裝置須依模厚來調整，但油壓裝置比直壓式合模裝置小型化且運轉成本低。表1.2 為直壓式與肘節式合模裝置的比較。

表1.2為直壓式與肘節式合模裝置的比較

1-3.3 肘節直壓式合模裝置
肘節直壓式合模裝置是組合肘節機構與直壓式合模缸裝置，外觀為肘節式的一種，但合模力的發生方式接近於直壓式。其動作是肘節機構使模具的開閉高速化，而直壓式合模缸產生合模力，容易調整模厚與調整合模力。 圖1.23所示為肘節直壓式合模裝置，合模缸裝入可動盤，在圖1.24中，肘節機構承盤直接連結於合模缸的滑塊。這些裝置在肘節連桿100%伸直後，合模缸作動，發生合模力。

圖1.23肘節直壓式合模裝置

圖1.24肘節直壓式合模裝置

？？？

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