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簡易機械

使用樂高9686簡易動力機械套組

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6種簡易機械

  • 槓桿 lever
  • 滑輪 pulley
  • 輪軸 wheel and axle
  • 斜面 inclined
  • 螺旋 screw
  • 齒輪 gear
  • 參考:

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組成機械機構的基本裝置

  • Ratchet 棘輪:單向進行,防止逆向
  • Cams 凸輪:改變旋轉運動為直線往復
  • Gear 齒輪:改變、傳遞旋轉運動
  • Crank 曲柄:旋轉運動變成往復運動;或將往復運動變成旋轉運動
  • Levers 槓桿:改變力或直線運動的大小
  • Pulley 滑輪:改變、傳遞旋轉 運動(的速度大小與方向)
  • Linkage 連桿:剛體構件的連接處以樞軸方式連接,並產生運動,此構件不論是否為桿形,稱為「連桿」
  • 參考:
    • http://myweb.fcu.edu.tw/~mhsung/Research/TeamProject/TP_P28.htm

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棘輪(ratchet)

  • 是一種使得線性往復運動或旋轉運動保持單一方向的機械機構,用以防止傳動機構逆轉。
  • 棘輪的運用:
    • 絞盤
    • 時鐘
    • 千斤頂
    • 雲霄飛車
    • 束線帶
    • 驗票閘門
    • 手銬
    • 棘輪套筒扳手

齒輪①

棘爪②

固定用的基底③

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多爪棘輪-棘輪板手

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起重棘輪-千斤頂

棘輪條B上之齒與槓桿A上的棘爪相契合,另一個棘爪D�用來防止棘齒條向下滑落。起重棘輪常用於千斤頂,是�汽車換胎的工具。

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利用棘輪機構製作橡皮筋手槍

組裝圖

https://drive.google.com/drive/folders/15m9JjijRqVCVL0PbYApcwDeViX85QF4N?usp=sharing

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Da Vinci Catapult

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凸輪(Cams)

  • 是一個具有曲線輪廓或凹槽的構件,當凸輪本身轉動或移動時,可使從動件作週期性之等速、不等速或不連續之往復或搖擺運動
    • 盤形凸輪:凸輪為繞固定軸線轉動且有變化直徑的盤形構件。
    • 移動凸輪:凸輪相對機架作直線移動。
    • 圓柱凸輪:凸輪是圓柱體,可以看成是將移動凸輪捲成一個圓柱體。

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錘子和彈跳芭蕾

  • 參考手冊4A和4B

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Jump-O-Bot-利用凸輪特性的彈跳機器人

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蝸桿傳動(worm drive)

  • 蝸桿傳動(worm drive)是由蝸輪(worm gear,旁邊有螺紋的齒輪)和蝸桿(worm,桿狀有螺紋的構件)組合而成的輪系
  • 蝸桿傳動尺寸會比平面齒輪組成的機構要小很多

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蝸桿傳動特色

  • 減速比很大,較其他齒輪高很多倍,常用的1:40,1:20,因此扭力大
  • 蝸桿永遠是主動,蝸輪為從動,所以不易倒行逆轉,適用於起重機械
  • 輸入軸和輸出軸會互相垂直
  • 故其省力、減速、動力轉向
  • 蝸輪每分鐘的轉速/蝸桿每分鐘的轉速=蝸桿上的螺旋線數/蝸輪上的齒數

蝸輪和四線蝸桿

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常見的樂高齒輪

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常見齒輪傳動結構

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常見齒輪傳動結構

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練習一下

齒輪比3:1

主動齒輪轉3圈,從動齒輪轉1圈

齒輪比24:1

主動齒輪轉24圈,從動齒輪轉1圈

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Rubber Band Car

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像尺蠖一樣運動

https://youtu.be/anwGXWHD69c

組裝圖

https://drive.google.com/drive/folders/15m9JjijRqVCVL0PbYApcwDeViX85QF4N?usp=sharing

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連桿

  • 剛體構件的連接處以樞軸方式連接,並產生運動,此構件不論是否為桿形,稱為「連桿」(Link)。
  • 由多個連桿所成的組合稱為連桿裝置或連桿組(Linkage)

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四連桿機構

  • 四連桿機構,由連桿1,2,3,4組成,�接受動力輸入的連桿稱為主動桿,�後動的連桿稱為從動桿。
  • 連心線(line of centers):連接兩軸�心的直線稱之,或稱為固定桿,是機構�中固定部份,如圖中的Q2與Q4的聯線。
  • 曲柄(crank):機構中能繞固定軸作360度旋轉運動的連桿。如圖的連桿2。
  • 遙桿(rocker):機構中,僅能繞固定軸作搖擺運動的連桿。如圖的連桿4。
  • 浮桿(floating link):連接主動桿及從動桿以傳達運動的連桿,又稱為連接桿(connecting)。如圖的連桿3。

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簡易的樂高四連桿機構

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巴士的雨刷系統

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Spider Robot-結合凸輪及連桿