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2007年6月10日 星期日

介�����相�的益智�品


B94611021 �淳皓

再以�校��重寄一次 看�次是否仍有����

From: �淳皓 [mailto:dannychang.koala@gmail.com]
Sent: Monday, June 04, 2007 9:41 PM
To: 'martinfon.talks@blogger.com'
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介�����相�的益智�品

 不知各位同���次杜�花�����展出的自���玩具有�有印象,那一�用�架和螺��成,�以有��控器�控的模型,走起路�的�子就像一只螃蟹,如果你有印象�且感�趣的�,那你可以去以下介�的�站

 

 大人的科� http://otonanokagaku.net/

 �是由日本��研究社「The Mechanical Animal Series」仿照生物��,��合�代�控技�所做成的"玩具",杜�花�上���展示的是"螃蟹"(Mobile01介�),其�容物可�前面的介��站看到,未��前的零件可看出�多�的��,�一系列的�品特色就是�生物的某些��加以�化,再以����模��些���使其�作。

 不��一套�近2000 up台�的玩具可能在��上就令你�步了,但�灰心,日本��研究社也有出一系列精�版的小模型,大人的科�-扭蛋版(mobile01介�),甚至,自己也可以用�克力或厚�板��作自己的��模型。

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手排的離合器


我是王啟維

另外手排最重要的離合器以下介紹:

離合器(Clutch): 離合器?嗯,光從字面上就可以看出有"分離"與"合併"的功能,它就是專司動力傳遞的接合或分離的裝置,也因此,只要是變速箱都會有它的存在,無論是手排還是自排!而手排變速箱所使用的是屬於"磨擦片離合器",利用磨擦片的磨擦來產生力矩,來傳遞動力;一片磨擦片與動力輸入端連接, 另一片與變速箱輸出端連接,當兩片緊緊接合時,動力就接通了,而兩片分開時,動力就切斷囉~~

開手排車時,入檔時必須踩最左邊的踏板-離合器分離,這時動力切斷了,於是我們可以換檔,入好檔位時,我們慢慢放開離合器的踏板,離合器片相連接,此時,我們右腳同時慢慢踩油們,車輛加速前進!離合器就是扮演動力傳遞與否的角色;也由於它是靠磨擦來傳遞動力,所以,久而久之離合器的磨擦片(離合器來令片)是會磨損而需要更換的,且強大動力輸出的引擎也需要摩擦系數更夠大的離合器來令片!所以當來令片抓不住飛輪時,飛輪可能空轉,動力無法順利傳遞,也就是動力不必要的漏失掉了,那就要換離合器來令片了;此時,常見的現象有:換檔時不再那麼俐落.直接,出入檔位不順,或離合器踏板的行程變長了(就是左腳踩離合器踏板時,腳放的時候要比以前抬的更高才行)

這時大概就是離合器來令片的壽命差不多囉,當然,來令片壽命長短這跟駕駛人的開車習慣有很大 的關係,如常重踩油門者,或離合器片未完全分離就換檔者.....

三.齒輪比(Gear ratio)的意義與重要性:
變速箱的重要動作就是更換不同的齒輪組合,我們可以藉由撥動手排檔的檔位來改變齒輪的相對位子,藉著不同齒輪間的咬合與連接,以達到變換"齒輪比"的目的,完成我們換檔的目的!

就像我們騎變速腳踏車時,撥動手把上的變速器的道理是一樣的無論是手排還是自排,都有變換齒輪組合以達成更換齒輪比的動作,而『齒輪比』我們定義成: 被動齒輪的大小(半徑)/驅動齒輪的大小(半徑)";我們以一台'99 Acura TL 2.5 V6的汽車來舉例: 這台車有1490kg重,VTEC設計的它有200hp/6200rpm與24.5kgm/4600rpm的動力性能,原廠提供的齒比資料是:

一檔(1速)是2.534;二檔(2速)1.502;三檔(3速)是0.947;四檔(4速)是0.632;而倒退檔是1.846;就一檔而言:2.534就是被動齒輪的大小(Output)/驅動齒輪的大小(Input)是2.534。

因此, 如果以一檔而言,當引擎在4600rpm時有24.5kgm的扭力值,此時(4600rpm),真正推動車身上的扭力就是:24.5kgm*2.534=62.08kgm;以四速變速箱而言'99 TL的齒比是很普遍化的例子! 我們再看看另一部車Peugeot 206 1.4它的一檔齒比是3.418,二檔是1.810,206 1.4 手排是五檔位的設計,當206由一檔換到二檔時,它的齒比上的落差就有些大了,應此換檔的頓挫感 應該會比較明顯!

但是,206在一檔時高達3.4的齒輪比,原廠的用意就相當明顯:起步時會很有力!在市區行駛, 走走停停的,這樣的設計是有助於起步衝刺;而各檔位的齒輪比或檔位間齒比的差異,再再都是影響車子的運動性能,如低檔的高齒比是為了扭力,而高檔(四檔或五檔)的低齒比就是為了高速行駛與引擎極速的發揮了;再加上又要考慮換檔時的動力差異不致於過大,那到底要如何設定齒輪比呢?因為齒比過高,就轉的慢;齒比太低又有扭力不足的可能,又不能各檔齒比差異過大。

怎麼辦呢?嗯,你一定想的到:那就發展更多的檔位囉!如TL的檔位只有四速而已,如果再加入一個檔位,那一檔(1速)的2.534就可以再高些,那末檔位第五檔就可以再比0.632再低一些些, 且各檔間也可以調整成更縝密的齒比變化!而緊密的齒比變化就是動力銜接順暢,拉轉速換檔快速的優點,因此,高性能車款都是採多檔位且緊密度良好的變速箱,如:五檔位的自排變速箱, 或六檔位甚至於七檔位的手排變速箱! 同樣的道理,市面上也有更換變速箱齒輪比的套件供車主使用,如果希望低檔位扭力再高一些就把齒輪比改的大一些;如果車主希望在尾速的Top-speed再加以突破的話,就可以把高檔位 的齒比調的小一些,Of course,不能調的太離譜,小到扭力不足以驅動飛輪 以上是離合器和齒輪比的介紹。 Read more!

自手排的換檔


我是王啟維

這是補充一些我之前說過自手排的觀念
一台能"變速"的腳踏車,後輪換成大齒輪的檔位,不必花太大的力氣就能騎上坡,不過,你可得多踩幾下囉~~.....

Ya,利用齒輪來為我們作事,是日常生活中常碰到的設計;回憶一下國中時的理化教材,我們學過 一個很簡單卻很實用的公式:

大齒輪的半徑x大齒輪的轉速=小齒輪的半徑x小齒輪的轉速


換成另一的角度看,它就是一個"功(wrok)"的形式;我們腳踏車時所給我們的實際經驗就可以 體會的到,當我們想快速起步時,我們可以把前輪換成小齒輪,後輪換成大齒輪,這時我們就可以 輕易且快速的起步,however,隨時腳踏車速度的增加,我們會發現腳再怎麼用力踩,速度還是增 加的有限,這時候,我們可以變換後輪的齒輪由大換成小,再把前輪換成較大的齒輪,這時踏板 的感覺變重了,但是,不必像之前踩的這麼多圈,腳踏車的速度可以更快了.......

嗯,我想這是大伙騎腳踏車的共同經驗吧,同樣的道理,我們汽車在設計使用上時,並不是直接 把引擎的輸出接到傳動軸上,而是接到"變速箱"上面,再由變速箱的輸出軸接到傳動軸上輸出; 汽車在起步時,需要先克服靜摩擦力,然後再推動車身前進,這時是需要較大的扭力來幫忙的, 於是低檔位(一檔)時,是類似腳踏車起步的"前面小齒輪,後面大齒輪"的設計,當車速越來越快 時,我們不必需要這麼大的扭力輸出,在高速檔時,變速箱將換成類似騎腳踏車時的"後面小齒輪, 前面大齒輪"的設定。

現在先簡單的介紹"齒輪比"的定義:你可以想成是腳踏車的後齒輪 的半徑除以前齒輪的半徑;如下圖,右邊是我們腳去踏的地方,左邊是相當於腳踏車的後輪;而圖上面是我們快速起步時的齒輪狀態,下面的圖是我們"飆腳踏車"時的齒輪狀態!See? 腳踏車在起步時(上)與高速時(下)的變速設定。

利用不同的齒輪搭配,應付我們不同的需要,如載重起步或爬坡時,我們需要較大的扭力來使用, 所以,我們汽車也設計了"變速箱",供不同的狀況使用,就跟騎腳踏車時變速換檔的目的一模一樣:) 然而,哪個檔位跟引擎的輸出並沒有關係,例如:20.0kgm/2300rpm的扭力值,在一檔時,當轉速是 2300rpm時,引擎就是輸出20.0kgm的扭力;二檔時,引擎的轉速在2300rpm時,引擎還是一樣是20kgm 的扭力輸出;但是,真正出力在車輛上時,一檔時是"20.0"乘以"一檔的齒輪比",二檔時是"20.0" 乘以"二檔的齒輪比"......這些值將不是20.0kgm而已!

二.手排變速箱的基本構造: 變速箱發展至今,已經有手排檔,自動排檔的設計,其中自排變速箱更發展出無段變速系統, 或手-自變速系統,然而,它們都一樣有共同的功能:

  • (1)傳遞引擎的輸出動力
  • (2)能變換齒輪 的組合以應付不同需求

現在我們來看看手排變速箱的基本構造:

  • (1)變速箱輸入軸: 通過離合器,變速箱輸入軸跟引擎的曲軸連接在一起,它的功能就是輸入 引擎的動力!
  • (2)變速箱輸出軸: 變速箱輸出軸和汽車的傳動裝置直接連接在一起,把動力輸出使用.
  • (3)排檔機構(shifting mechanism): 這個機構就是整個變速箱功能的地方,它就是各種齒輪的地方,藉由不同的組合, 實現變速箱操作的目的!
  • (4)同步器(synchronizing device): 同步器的目的是幫助變速齒輪能同步咬合,確保變速箱換檔操作時的平順. 其實,變速箱是一個精密度相當高且複雜的機械,直到今天,大多數的車廠是"不自己生產"變速箱的!

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減少齒隙的方法


B94611028 李儀珊

減少齒隙的方法可分為靜態與動態兩種:

靜態方法是指在調整齒輪組的齒隙後,齒輪位置固定的方法;動態方法是指為消除齒隙而對齒輪施加作用力,使齒輪保持在無齒隙狀態下運轉。

(1) 靜態方法

根據對齒輪做調整固定和對中心距做調整固定兩種方法的有無可以有四種組合

  • I對齒輪和中心距離不做調整,在中心距離固定的條件下製造出可以達到最小程度齒隙的齒輪。
  • II在固定中心距離下讓齒輪咬合後,在將齒輪的齒隙條小然後再將齒輪固定

 調整齒輪齒隙的方法有下列三種

  • 1將兩片相同的齒輪重疊後,讓其中的一片沿迴轉方向錯開,將齒隙填滿後固定此兩片齒輪。
  • 2將兩片相同代有螺旋角的齒輪,如螺旋齒輪等相互重疊後,將其中的一個沿軸向移動,將齒隙填滿後固定兩片齒輪。

(圖一)


III不調整齒輪,而在中心距離可以調整的構造中,將齒隙調整到需要的程度後,再將中心距離固定的方法。

調整中心距離的方法有下列兩種:

  • 1平行移動方式:將齒輪研中心距離減少的方向平行移動,調整到需要的齒隙後,再將中心距離固定。
  • 2旋轉移動方式: 利用與齒輪不同心之偏心懸臂機構,以偏心的懸臂為中心旋轉齒輪,調整到需要的齒隙後,再將懸臂位置固定。



受偏心量大小的影響,旋轉移動的方式的構造會有不同

(圖二)



IV這是調整齒輪與調整中心距離同時並用的方法,由於單項調整就足以因應,所以同時並用的方法幾乎不被採用 。



(2) 動態方法

這種強制去除齒隙的方法,基本上與(1)中所述的調整.固定方式相同。強制實施(1)方式的調整,即是所謂(2)動態方式,這種方式,分為調整齒輪強制去除齒隙和調整中心距離去除齒隙的兩種方法。

  • I調整齒輪強制去除齒隙的方法:這種方法是在圖一所示方法II情況下,利用彈簧等的力量,將齒隙強制去除的方法。
  • II調整中心距離強制去除齒隙的方法: 這種方法是在圖二所示方法III的情況下,利用彈簧等的力量,強制去除齒隙的方法。

這種彈簧等強制力F的大小,需要大於加諸齒的力F1和摩擦力F2的和


F>F1+F2


強制力F太小的話,無法達到除去齒隙的目的,相反地,如果太大的話,齒輪的預壓會過大,對於齒輪 的磨耗及壽命會有不良的影響,在使用強制方法除去齒隙時,必須連同預壓一併列入齒輪的設計計算中。

(3) 雙導程蝸桿副

使用雙導程蝸桿是減少齒隙的方法之一,例如滾齒機的Master worm等,用在精度要求高的地方

下圖為雙導程蝸輪組的示意圖


雙導程蝸輪蝸桿的左面節距PL和右齒面節距PR不相等



上圖之例為PR>PL。與之咬合的蝸輪,是用與雙導程蝸桿同樣,左右齒面的節距分別為PL、PR之滾齒刀切削出來的。在上圖的情況下,由於蝸桿的齒厚由左到右逐漸變厚,所以將蝸桿沿軸方向左右移動調整,即可得到所要求的齒隙 Read more!

凸輪進階的應用


B94611028 李儀珊
上了一學期的機動學
學會了大部分基本原理後
我們可以試著去閱讀理解一些目前其在科技上的應用及研究
以增加自己的知識並學以致用
下面這個網址是由虎尾科技大學機械與機電研究所做的研究
凸輪控制系行星齒輪系
http://www.mscsoftware.com.tw/training_support/support/VPD_2005/final-stru3.pdf
這個機構是將凸輪及行星齒輪系兩個機械元件組合起來,
目前最主要的應用在影片的驅動上,
具有產生大範圍的便轉速輸出運動,具長時間的停留,
及較小加速度的間歇運動等特性
在這研究中我們可以看到他們運用最適合的公差合成
本研究中將運用最適當的公差合成和研磨凸輪槽、凸輪槽改良成錐形槽、使用高等級齒輪讓接觸面更平滑,
最後對系統做動平衡以降低因旋轉而造成之動搖力的方法,
使凸輪控制式行星齒輪系有良好的動態特性與傳動精度,降低因加工而產生的振動誤差,
並以 CATIA 繪出實體模型,以 ADAMS 模擬進行動態特性分析,之後做出實體驗證其可行性。

另外下面這篇文章是
SIEMENSS7-200在小型半自動車床上模擬電子凸輪的應用(簡)
http://www.cechinamag.com/Article/html/2007-05/2007531020735.htm
我們可以看到將傳統機械凸輪利用現今最先進的電子技術改進後
可以改善許多舊有機械所有的缺點,如噪音、易磨損等等
如此一來機械儀器的使用壽命能得以延長,使用起來也比之前更方便!

提供給大家做參考,希望對大家有幫助
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