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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:許司盟
研究生(外文):Su-mon Hsu
論文名稱:耦桿驅動連桿機構之傳動性能與傳動效益研究
論文名稱(外文):esearch of the Transmission Performance and Transmission Advantage of Coupler-Driven Linkage Mechanisms
指導教授:何應勤
指導教授(外文):Innchyn Her
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:機械與機電工程學系研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:79
中文關鍵詞:可傳動機械利益機械利益可操作性指標可傳動性指標傳動性能耦桿驅動
外文關鍵詞:transmissivity of mechanical advantagetransmissivity indexcoupler-drivenmanipulability indextransmission performancemechanical advantage
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本文從極限位置、操作角、傳動角與機械利益這些分析傳動性能之相關名詞的基本定義出發,針對耦桿輸入、曲柄輸出型態的連桿機構,發展一適合評估此類型耦桿驅動機構之傳動性能的指標,稱之為可傳動機械利益。可傳動機械利益建立在耦桿的靜力分析之基礎上,除了定義耦桿驅動的最佳施力方向之外,對耦桿作靜力分析的過程當中也對於耦點的位置設計定義了一個名詞,稱為完全傳力耦點,顧名思義,意即在此點上施以其最佳方向的力,則輸出力也會作用在輸出桿作用點的瞬時運動方向,此時其傳動效益最高。
對於耦桿驅動機構來說,其傳動性能和外力輸入點的位置及耦桿曲線的形狀息息相關,根據本文研究的結果,可以提供此類型機構設計者挑選耦桿曲線參考的依據,並且能分析出耦桿的最佳位置設計,從可傳動性指標與可傳動機械利益的配合使用,設計者得以從幾個類似的耦桿曲線設計選擇中,挑選出最好的一個,也可以知道欲使一個四連桿或Stephenson - III型以耦桿驅動時,關於耦桿桿長以及耦桿設計的角度都能分析出最好的範圍提供設計選擇。
由於耦桿驅動的輸入型態是外力必須時時改變其作用的方向來驅動之,因此耦桿驅動機構的應用較為不廣泛,但是並非完全沒有應用的價值,只要配合相關分析理論,耦桿驅動仍然可以成為有效的驅動模式。在相關分析理論缺乏的情況之下,耦桿驅動的設計者無法對其設計出來的耦桿驅動機構作傳動性能的分析,本文整理可傳動性指標、機械利益等分析指標,並提出可傳動機械利益以實例說明來幫助設計者分析耦桿驅動機構的傳動性能以及設計參考資料。


This article is based on several nouns about transmission performance such as limiting positions, manipulation angle, transmission angle and mechanical advantage. In order to analyse the transmission performance of the coupler-driven and crank-output linkage mechanism, this article has developed an index called Transmissivity of Mechanical Advantage (TMA) for designers, besides this useful index, this article has identified a new noun as Total Transmission Coupler Point, that means after acting a force on the same direction of coupler point moving instantly, then the output force on the crank will act on it’s moving direction and make the Transmissivity Index be the best as 1.
For the designers of the coupler-driven linkage mechanisms, the transmission performance and the position where the force acts on involves to coupler curves very much. Based on the result of this research, the designers are able to choose the most proper coupler curves, and the best position of the coupler point would be designed. The designers are able to pick the best one among several similar coupler curves, and also they can certainly get a best range of either the length or the angle of the coupler designed when they were designing the coupler-driven type 4-bar linkage or the Stephenson’s III 6-bar linkage.
The applying force must change the direction all the time when a coupler-driven mechanism is driven, and it makes this type of mechanism seems to be uncommon, but it doesn’t mean this kind of mechanism is not worth of application. On the other hand, the short of research about this type of mechanism makes the designers feel helpless when they were trying to analyse the transmission performance of mechanisms were designed. This article develops not only the theorem of analysis but also builds computer programs to help the designers to analyse the transmission performance quickly and correctly


摘要(中)…...………………………………………………….………..I
摘要(英)……….…………………………………………..………….II
目錄………………………………...……………………...……………III
圖目錄……………………………………...…………………..………VI
第一章 緒論……………………………………………………………..1
1-1文獻回顧…………………………………………………….….1
1-2研究目的與方法…………………………………..……………1
1-3論文架構………………………………………………………..2
第二章 耦桿驅動理論的基本定義……………………………………..4
2-1極限位置…………………………………………………….....4
2-1.1一般四連桿組……………………………………………..4
2-1.2力矩輸入耦桿驅動四連桿組……………………………..5
2-1.3浮動接頭力矩輸入四連桿組……………………………..6
2-1.4力量輸入耦桿驅動四連桿組……………………………..7
2-2傳動角與可傳動性指標……………………………………...8
2-2.1傳動角…………………………………………………… .8
2-2.2可傳動性指標……………………..………………………9
2-3操作角與可操作性指標…………………………………..….10
2-3.1操作角……………………………………………...…….10
2-3.2可操作性指標………………………………..…………..11
2-4機械利益與可傳動機械利益…………………..…………….11
2-4.1機械利益……………………………………...………….11
2-4.2可傳動機械利益……………………………...………….12
2-5傳動性能………………………………………….…………..13
第三章 圖解法探討傳動性能………………..……………..…………14
3-1最佳施力方向…………………………………………...……14
3-2靜力分析……………….……………………………………..15
3-2.1圖解法……………………………………………………15
3-2.2操作角、傳動角與機械利益…………………………....17
3-3完全傳力耦點………………...………………………………19
3-3.1作圖法求完全傳力耦點……………………………...….19
3-3.2完全傳力耦點的分布位置………………………..……..22
3-4傳力耦點的討論……………………………..……………….23
第四章 數學方法探討傳動性能………………………………………26
4-1最佳施力方向……..………………………………………….26
4-2計算最佳傳力耦點的位置………………………….………..28
4-3靜力分析與可傳動機械利益…………………………..…….32
第五章 程式分析與討論…………………………………………..…..35
5-1分析程式介紹……………...…………………………………35
5-2完全傳力耦點………………………………………….……..37
5-3可傳動機械利益……………………………………...………40
5-4範例探討……………………………………….……………..43
5-4.1 TMA分析……...…………………………………..…….43
5-4.2選取較佳耦桿構型……..………………………………..47
5-5討論……………...……………………………………………49
第六章 六連桿機構的耦桿驅動傳動性能……………………………54
6-1可行性評估……………………………...……………………55
6-2 Stephenson - III型六連桿傳動性能分析…………….…….56
6-3 Stephenson - III型六連桿範例應用及分析..…………...….66
6-4討論………………………………………..………………….69
6-4.1極端傳動效益位置之比較………………………………69
6-4.2耦桿位置的影響………………………………….….…..71
6-4.3影響傳動效益之因素……………………………………73
第七章 結論與建議…………………………………………………...76
參考文獻……………………………………………………….………78

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