南榮科技大學102學年度第二學期教師教學媒體觀摩及數位教材製作 理論與實務之教學結合應用： 以連桿機構之研究為例 報告人：工程科技研究所 副教授 蔡錦山 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 1

大綱 § § § § § § 摘要 緒言 連桿機構之簡介 連桿機構之製作 連桿機構之運動分析 結論 2 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 2 2

摘要 先利用Working Model 2D軟體將各連桿 機構，依所設定之尺寸等比例繪圖、輸 入動力源參數後進行動作模擬及分析， 並藉由軟體針對連桿機構之特定位置進 行速度、加速度及作用力之計算；再將 所模擬之連桿機構加工、組裝及測試、 模組化後，與Working Model 2D軟體所 模擬之結果進行比較。 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 3

緒言 研究動機 研究目的 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 4

研究動機 雙Chebyshev足部機構設計圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 5

雙Chebyshev足部機構模擬圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 6

雙Chebyshev足部機構完成圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 7

為了簡化連桿機構之設計流程、時間、 製作及測試成本。 研究目的 為了簡化連桿機構之設計流程、時間、 製作及測試成本。 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 8

連桿機構 所謂連桿機構乃是指由連桿元件組成的機構 ，其主要之功能為運動型態與方向的轉換、 運動狀態（位移、速度、加速度）的對等、 剛體位置的導引及運動路徑的產生。 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 9

連桿機構分類方塊圖 資料取自: http://sparc.nfu.edu.tw/~cml/meeting(20070323)/5.htm 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 10

葛氏運動鏈及其倒置機構 http://mmrl.cgu.edu.tw/rehab/mme/rehab/organize/chap2/mechanism/no4.htm 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 11

連桿機構之簡介 曲柄搖桿機構示意圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 12

滑塊曲柄機構示意圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 13

肘節機構示意圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 14

蘇格蘭軛示意圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 15

Chebyshev連桿機構示意圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 16

利用Working Model 2D繪製研究之連桿機構 連桿機構研究流程 收集、閱讀連桿機構相關資訊 利用Working Model 2D繪製研究之連桿機構 進行連桿機構 模擬 錯誤 正確 連桿機構模組製作、組裝、測試、比較運動軌跡圖 錯誤 正確 完成連桿機構之研究 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 17

曲柄搖桿機構Working Model 2D圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 18

滑塊曲柄機構Working Model 2D圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 19

肘節機構Working Model 2D圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 20

蘇格蘭軛Working Model 2D圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 21

Chebyshev連桿機構Working Model 2D圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 22

連桿機構之運動分析 曲柄搖桿機構運動軌跡圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 23

滑塊曲柄機構運動軌跡圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 24

肘節機構運動軌跡圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 25

蘇格蘭軛運動軌跡圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 26

Chebyshev連桿機構運動軌跡圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 27

連桿機構之製作 曲柄搖桿機構成品 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 28

滑塊曲柄機構成品 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 29

肘節機構成品 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 30

蘇格蘭軛成品 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 31

Chebyshev連桿機構成品 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 32

雙Chebyshev足步機構原始設計尺寸圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 33

雙Chebyshev足步機構原始設計運動軌跡圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 34

雙Chebyshev足步機構修正設計尺寸圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 35

雙Chebyshev足步機構修正設計運動軌跡圖 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 36

本研究之特色 (1/2) 可將靜態之機構轉換成動態、連續作動 之機構。 不需複雜之圖解法、數學式或撰寫程式 過程即可求得各連桿機構之速度、加速 度、作用力及運動軌跡圖。 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 37

本研究之特色 (2/2) 可經由改變動力源或連桿機構之尺寸、 位置或種類以達成所要求之動作。 使機構設計過程更具彈性、省時及降低 成本。 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 38

結 論 (1/2) 本研究可簡化連桿機構之設計流程、時間、 製作及測試成本。。 本研究完成曲柄搖桿機構、滑塊曲柄機構、 蘇格蘭軛、肘節機構及Chebyshev連桿機構 之加工、組裝、測試及模組化，可做為相關 課程之教具。 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 39

結 論 (2/2) 本研究利用Working Model 2D軟體完成曲 柄搖桿機構、滑塊曲柄機構、蘇格蘭軛、 肘節機構及雙Chebyshev連桿機構之繪圖、 模擬及分析，並計算機構特定位置之速度、 加速度及作用力。 本研究完成雙Chebyshev足步機構之分析及 尺寸修正。 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 40

謝謝聆聽 敬請指導 2017/4/9 工科科技研究所 副教授 蔡錦山 41