臺灣博碩士論文加值系統

本論文主要基於球面機構之幾何特性及等速傳遞之對稱面理論，探討多迴路等速連軸機構之位移分析問題。文中針對桿件數為12桿，且自由度為1之湯普生等速連軸機構及三重球面對稱連桿萬向接頭兩種不同拓樸結構之機構進行分析。本論文首先推導位移迴路方程式後，以西爾維斯特配析消去法與多項式連續法為數學解析工具，求解各接頭之角位移；進而根據分析結果，探討輸入及輸出軸間夾角變化對各接頭角位移量所產生之影響。最後則依據對稱面之原則，比較兩機構之輸入及輸出軸於等速傳遞時，其構成等速條件之異同。此外本文將探討湯普生等速連軸機構中角平分機構之設計考量，並利用位移分析之結果，探討尺寸參數對機構整體之影響。本論文最主要之貢獻在於推導多迴路球面機構之位移方程式，其迴路數至多可達5個，其中湯普生等速連軸機構之接頭角位移值以解析解呈現。

目錄

誌謝…………………………………………………………………Ⅰ
中文摘要……………………………………………………………Ⅱ
英文摘要……………………………………………………………Ⅲ
章節目錄……………………………………………………………Ⅳ
表目錄………………………………………………………………Ⅶ
圖目錄………………………………………………………………Ⅷ
符號說明……………………………………………………………XI

第一章 緒論
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 3
1.3 研究動機 6
1.4 論文架構 7
第二章 理論背景
2.1 球面運動 9
2.2 球面機構之D-H參數 10
2.3 等速連軸機構之等速條件 13
2.4 西爾維斯特配析消去法 15
2.4.1 傳統西爾維斯特配析消去法 15
2.4.2 改良型西爾維斯特配析消去法 17
2.5 多項式連續法 18
第三章 位移分析
3.1 湯普生等速連軸機構 20
3.1.1 連桿局部座標系統 22
3.1.2 位移分析 24
3.2 三重球面對稱連桿萬向接頭 46
3.2.1 連桿局部座標系統 47
3.2.2 位移分析 50
第四章 結果分析與討論
4.1 角位移總合 69
4.2 角平分機構之構成因素 70
4.3 角平分機構之尺寸參數 73
第五章 結論與未來展望
5.1 結論 75
5.2 未來展望 76
參考文獻 77
附錄 80

參考文獻
[1] W. H. Crouse, and D. L. Anglin 1985, Automotive Mechanics, McGraw-Hill Inc.
[2] 蔡隆文著，許正和編譯，2003，機構設計，高立圖書。
[3] K. H. Hunt, 1973, “Constant-Velocity Shaft Couplings: A General Theory,” Trans. ASME, J. Eng. Ind., Vol. 95, pp. 455-464.
[4] Thompson CVcoupling Website , http://www.cvcoupling.com
[5] V. Krishna, and N. G. Naganathan, 2000, “Analysis of Driveline Loads in an Automotive Powertrain with Multiple Cardan Joint,” Proc. ImechE., Part D, Vol.214, pp.509-522.
[6] J. Nango, and K. Watanabe, 2002, “Static Analysis of Spatial 7R Link Constant-Velocity Joints Extended Shaft Angle,” Proc. ASME, Des. Eng. Tech. Conf, Montreal,Canada.
[7] 陳正鍇，2004，等速連軸機構之運動與靜力分析，國立台灣海洋大學機械與輪機工程研究所碩士論文。
[8] I. S. Fischer, 2000, “A Geometric Method for Determining Joint Rotations in Spatial Mechanisms,” Proc. ImechE., Part K, Vol.214, pp.209-218,Newark,New Jersey,U.S.A.
[9] Y. W. Liu, and K. L. Ting, 1992, “Rotatability Laws for Spherical N-Bar Kinematic Chains,” Proc. ASME, Mechanical Design and Synthesis, Vol.46, pp.387-393, Scottsdale, AZ, U.S.A.
[10] 白東鑫，2000，球面四連桿同族機構之研究，國立中山大學機械工程研究所碩士論文。
[11] J. M. Rico, and J. Gallardo, 2000, “A Simple Method for the Determination of Angular Velocity and Acceleration of a Spherical Motion Through Quaternions,” J. Meccanica, Vol.35, pp.111-118.
[12] 唐聰隆，1995，平面與球面六連桿平台機構之研究-運動分析及工作空間，國立台灣海洋大學機械與輪機工程研究所碩士論文。
[13] 薛百誼，1998，三重球面連桿腕關節機構之研究，國立中山大學機械工程研究所碩士論文。
[14] A. H. Soni, 1971, “Structural Analysis of Two General Constraint Kinematic Chains and Their Practical Application,” Trans. ASME, J. Eng. Ind., Vol. 93, pp. 231-238.
[15] H. Shen, and K. L. Ting, 2000, “Configuration Analysis of Complex Multiloop Linkages and Manipulators,” Mech. Mach Theory, Vol. 35, No. 3, pp. 353-362.
[16] A. K. Dhingra, and A. N. Almadi, 2000, “Close-Form Displacement Analysis of 8 , 9 and 10-Link Mechanisms Part I : 8-Link 1-DOF Mechanisms,” Mech. Mach Theory, Vol. 35, No. 6, pp. 821-850.
[17] A. K. Dhingra, and A. N. Almadi, 2000, “Close-Form Displacement Analysis of 8 , 9 and 10-Link Mechanisms Part II : 9-Link 2-DOF and 10-Link 3-DOF Mechanisms,” Mech. Mach Theory, Vol. 35, No. 6, pp. 851-869.
[18] C. W. Wampler, 2004, “Displacement Analysis of Spherical Mechanisms Having Three or Fewer Loops,” Trans. ASME, J. Mech.. Des., Vol. 126, pp. 93-100.
[19] A. P. Morgan, 1989, “Finding All Isolated Solutions to Polynomial Systems Using Hompack,” ACM Trans. on Mathematical Software, Vol. 15, pp. 93-122.
[20] M. Raghavan, and B. Roth, 1995, “Solving Polynomial Systems for The Kinematic Analysis and Synthesis of Mechanism and Robot Manipulators,” Trans. ASME, J. Mech. Des., Vol. 117, pp. 71-79.
[21] A. K. Dhingra, and A. N. Almadi, 2000, “A Grobner-Sylvester Hybrid Method for Close-Form Displacement Analysis of Mechanisms,” Trans. ASME, J. Mech. Des., Vol. 122, pp. 431-438.
[22] T. M. Wu, 2005, “A Study of Convergence on the Newton - Homotopy Continuation Method,” Journal of Applied Mathematics and Computation, Vol.168, pp.1169-1174.
[23] C. H. Chiang, 1988, Kinematics of Spherical Mechanisms, Cambridge University Press.
[24] L. W. Tsai, 1999, Robot analysis : The mechanics of serial and parallel manipulators, New York, Wiley.
[25] I. S. Fischer, 1999, Dual-Number Method in Kinematics, Statics and Dynamics, CRC Press.
[26] 許正和，2002，機構構造設計學，高立圖書。
[27] PHCpack Website , http://www2.math.uic.edu/~jan