機構(gòu)、機械的定義

1、1-1 機件、機構(gòu)、機械的定義1-2 機件的種類1-3 運動傳達方法1-4 運動對與運動鏈,第一章 概論,,2,機件原理主要是介紹組成機械的機件之種類、用途，及相互間的關(guān)係與其原理的應(yīng)用。在研究機件原理時，假設(shè)機件本身均為剛體(rigid body)。所謂剛體就是受外力而不改變形狀的物體，或稱為抗力體。如圖1-1所示，物體內(nèi)A、B兩點的距離不因外力F作用而伸長、彎曲、扭轉(zhuǎn)或縮短。,第一章 概論,3,一、機件 機械中

2、單獨的一件機械元件，稱為機件 (machine parts)。機件是構(gòu)成機械的 基本元素，其種類繁多，如連桿、螺栓 、螺帽、鍵、銷，及齒輪等。,第一章 概論,機件、機構(gòu)、機械的定義,4,二、機構(gòu) 三機件或四桿件〔含一固定機件(如第4頁說明)〕以上的機件組合體，當動其一機件必迫使其他 機件做預(yù)期的相對運動或限制運動者，稱為機構(gòu)（mechanism）。如圖1-2所示車床中之變速機構(gòu)、自動進刀，及車削螺絲機構(gòu)等皆為機構(gòu)。,第一

3、章 概論,機件、機構(gòu)、機械的定義,5,三、機械 一個以上機構(gòu)的組合體，可接受外來的能，而 將能轉(zhuǎn)換為功，來做指定工作者稱為機械 （machine）。如內(nèi)燃機、蒸汽機、發(fā)電機、車床、汽車等。 機械具備的條件如下： 1.由一個以上的機構(gòu)組成。 2.機件間會產(chǎn)生一定的相對運動或限制運動。 3.可將接受的能轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵龅墓蚱渌堋?第一章 概論,機件、機構(gòu)、機械的定義,6,機構(gòu)、結(jié)構(gòu)、機架之區(qū)別說明如下：

4、機構(gòu)：是機動學(xué)的研究範圍，研究機件間相互運 動的情形，或機件間運動的傳遞。如四連 桿機構(gòu)。結(jié)構(gòu)：根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)、靜力學(xué)、材料力學(xué)決定機 構(gòu)中每一部分所受力的狀況，來決定各機 件應(yīng)有的大小和形狀。呆鏈就是屬於結(jié)構(gòu)。機架：是固定機件。,第一章 概論,機件、機構(gòu)、機械的定義,7,機件有許多的形狀及各種不同的功用，但歸納起來，基本機件可分為下列五種：1.固定機件：如圖1-2中之機架(座)

5、、電動機馬 達之軸承座及汽車的底盤等。2.活動機件： (1)繞固定軸迴轉(zhuǎn)或擺動的機件。如軸連接器、 帶輪、鏈輪、摩擦輪、齒輪，及凸輪等。 (2)作直線運動的機件。如帶圈、繩圈、鏈圈， 及滑動機件(如車床之尾座組及鉋床之溜座 對床軌之運動)。,第一章 概論,機件的種類,8,3.結(jié)合機件：如鉚釘、螺栓（釘）、鍵及銷 等。4.控制機件：如彈簧、制動器之來令片，及

6、 調(diào)速器之機件等。5.流體機件：如管子、閥，及管接頭等。,第一章 概論,機件的種類,9,一、常用符號,第一章 概論,運動傳達方法,10,一、常用符號,第一章 概論,運動傳達方法,11,二、主動件、從動件 在一機構(gòu)中，首先受到外界賦予之動力而最先 運動的機件，稱為主動件(driver)或原動件。 凡受主動件影響而產(chǎn)生運動的機件，稱為從動 件(follower)。如圖1-3所示。,第一章 概論,運動傳達方法,1-3,1

7、2,三、運動傳達種類 1.直接接觸（direct contact）傳動 (1)滾動接觸：如圖1-4所示之摩擦輪。,第一章 概論,運動傳達方法,1-4,13,(2)滑動接觸：如車床床臺上之床軌與刀具溜 座（床鞍）的接觸傳動，如圖 1-5。,第一章 概論,運動傳達方法,1-5-1,1-5-2,14,2.間接接觸(intermediate contact)傳動：主

8、 動件與從動件間必須藉中間連接物來傳動。 (1)剛體連接物：如圖1-6所示曲柄滑塊機構(gòu)之 連桿，能傳送推力及拉力。,第一章 概論,運動傳達方法,1-6,15,(2)撓性體連接物：只能傳送拉力，而不能傳送 推力。如圖1-7所示之皮帶、繩索，及鏈條等。 (3)流體連接物：將流體限制於密閉容器中，可傳 送推力。如油壓、氣壓機構(gòu)。,第一章 概論,運動傳達方法,16,3.非接觸(non-contact)傳動

9、：主動件與從 動件間利用「超距力」來傳送動力或運 動者，如利用電磁作用的磁浮列車、電 磁離合器等。,第一章 概論,運動傳達方法,17,一、運動對兩機件經(jīng)組合而互相接觸並產(chǎn)生一定之相對運動者，稱為運動對(kinematic pair)，或稱為「對偶」、「副」。運動對依維持接觸方法之不同，可分為自鎖對與力鎖對(不完全對)。自鎖對是不藉外力作用即能維持接觸者，如螺栓與螺帽的接觸。力鎖對則須藉著外力作用才能維持接觸，

10、如車床床臺上之床軌與床鞍(如圖1-5)須藉著重力才能維持接觸。,第一章 概論,運動對與運動鏈,18,運動對的自由度：運動對(對偶)的自由度(degree of freedom)，是指運動對中一機件固定，而另一受約束機件之自由運動的空間，亦稱為可動度(mobility)。1.一個自由剛體未受任何約束，不論形狀為何 ，其自由度為6。即三個軸向(X、Y、Z軸)的 平移及三個軸向的旋轉(zhuǎn)。如圖1-8(a)所示。,第一章 概論

11、,運動對與運動鏈,19,2.運動對受到彼此間的約束而喪失其中的一個或多個自由度。對偶的自由度最少為1，最多為5。如圖1-8(b)所示。3.螺旋對本身具有直線及迴轉(zhuǎn)之相對運動，但因直線運動受約束，故其自由度只有1。如圖1-8(c)所示。,第一章 概論,運動對與運動鏈,1-8A,1-8B,1-8C,20,運動對依兩機件間接觸性質(zhì)之不同，可分為低對與高對兩種。1.低對(lower pair)：兩機件係以面接觸者，稱為低對。低對又分為六

12、種： (1)滑動對(sliding pair)：兩機件間作直線 滑動運動。如圖1-9所示。,第一章 概論,運動對與運動鏈,1-9,21,(2)迴轉(zhuǎn)對(turning pair)：兩機件間作迴轉(zhuǎn)運 動。如圖1-10所示。(3)螺旋對(screw pair)：兩機件間因迴轉(zhuǎn)而產(chǎn) 生直線運動，但其直線運動受到迴轉(zhuǎn)運動拘 束。如圖1-11所示。,第一章 概論,運動對與運動鏈,1-10,1-11,22,(4)球面

13、對（globular pair)：兩機件以球面 接觸，一件靜止，另一件作球面運動。如圖 1-12所示。(5)圓柱對（cylindrical pair)：兩機件間可 單獨作直線運動或迴轉(zhuǎn)運動，亦可二者同時 進行，且彼此沒有相互拘束或限制。如圖1- 13所示。,第一章 概論,運動對與運動鏈,1-12,1-13,23,(6)平面對（flat pair)：兩機件間以平面與平 面接觸，X軸或Y軸作直線運動，

14、Z軸作迴轉(zhuǎn) 運動。如圖1-14所示。,第一章 概論,運動對與運動鏈,1-14,24,2.高對（higher pair）：兩機件以點或線接觸 者。如滾珠、滾柱、凸輪等。如圖1-15所示。,第一章 概論,運動對與運動鏈,1-15,25,二、運動鏈運動鏈的種類依其運動性質(zhì)可分為三種：1.呆鏈(locked chain)：呆鏈亦稱固定鏈，至少由三根連桿組成，各桿間無相對運動，僅能作整體運動。如圖1-16所示。,第一章 概論,

15、運動對與運動鏈,26,2.拘束鏈(constrained chain)：至少由四連桿 所組成，其各連桿間有確切的相對運動。如 圖1-17所示。,第一章 概論,運動對與運動鏈,27,3.無拘束鏈（unconstrained chain）：凡連桿 組中，各連桿間的相對運動無法確定者均為無拘束鏈。圖1-18所示為五連桿組。無拘束鏈可固定多餘的連桿，使成為拘束鏈，以供應(yīng)用。,第一章 概論,運動對與運動鏈,28,設(shè)N表運動鏈的連桿

16、數(shù)，P表對偶數(shù)，則運動鏈的種類可由下列公式判別之。1.若P＞3/2 N－2時為呆鏈，又稱結(jié)構(gòu)。其自由度為0。2.若P＝3/2 N－2時為拘束運動鏈。其自由度為 1。3.若P＜3/2 N－2時為無拘束運動鏈。其自由度大於1。,第一章 概論,運動對與運動鏈,29,使用以上之判別公式應(yīng)注意事項如下：(1)以上公式未涵蓋平面機構(gòu)中有雙自由度之運 動對者，如凸輪對、齒輪對等。(2)機架或固定機件之連桿數(shù)為1。不論在機構(gòu)圖

17、 中出現(xiàn)幾處，其連桿數(shù)都只算1件。,第一章 概論,運動對與運動鏈,30,(3) 連桿數(shù)N＝3，對偶數(shù)P＝2。(4) 連桿數(shù)N＝2，對偶數(shù)P＝1。(5) 連桿數(shù)N＝1，對偶數(shù)P＝0。 (6) 連桿數(shù)N＝2，對偶數(shù)P＝1。(7) 連桿數(shù)N＝4，對偶數(shù)P＝3。(8) 連桿數(shù)N＝2，對偶數(shù)P＝1。(9) 連桿數(shù)N＝5，對偶數(shù)P＝4。,第一章 概論,運動對與運動鏈,31,例題(1