精品科技97乙粟韵蓉课件

Chap7 Mechanical Systems 科技97乙粟韻蓉493712054 機械系統Mechanical Systems 使用機械能來達成工作的動力系統 由一個或多個機械組成 目的： 機械系統的3種運動方式 1. reciprocating 2. rotary 3. linear 改變力大小 方向 速度 直線往復式 旋轉的 線性 本章要了解的 解釋IMA和AMA 舉出並解釋六個簡單機械構造 描述多種機械能量傳輸裝置 解釋並舉例機械效益 機械效益Mechanical Advantage 機器提供機械效益，使輸出力量呈倍數 的增加 達到同樣的工作，運用機械可以(省力) 節省能源及力量 機械效益： 輸入力量(距離) 比 輸出力量(距離) 計算 計算 4CM8CM LOAD 輸入距離輸入距離 8 8 機械效益機械效益 = - = - = 2 = - = - = 2 輸出距離輸出距離 4 4 AMA V.S IMA 理想機械效益IMA, ideal mechanical advantage，只單單計算機械效益的距 離比率(無考慮其他因素)。 實際機械效益AMA, actual mechanical advantage 真實世界中，將所產生的 磨擦力所產生的耗損一起考慮，所計算 出來的機械效益 進一步說明 進一步說明 實際機械效益永遠比理想機械效益來得 小AMA抗力臂 則施力抗力 此槓桿不能省力，優點 則在於增加施力所推動物 體的速度 滑輪(PULLEYS) 滑輪:邊緣有凹槽，能繞中心軸自由旋轉 的心輪，稱為滑輪，可分為定滑輪 與動滑輪兩種。 定滑輪動滑輪 定滑輪Fixed pulley 定滑輪:滑輪的軸固定不動的。 (1)定滑輪可視為支點在中間，且兩臂等長的槓桿 應用(不會省力) (2)使用定滑輪，只是為了改變力的作用方向，目 的為操作方便 (3)使用定滑輪時，繩子拉力的方向和拉力的大小 無關，此因拉力的方向總是和臂垂直，故物體被拉 升的方向與拉繩子的方向無關。 施力點 支點 抗力點 動滑輪 動滑輪Movable pulley 動滑輪:滑輪的軸可隨物體上下移動 (1)動滑輪可視為抗力點在中間，且施力臂為抗力 臂兩倍長的槓桿的應用。 (2)以動滑輪吊升物體時，繩上施力的大小約為物 重的一半，可以達到省力的效果。 (3)使用動滑輪時，拉力的大小和拉繩的方向有關 。拉力F的大小視拉繩方向和垂直方向之夾角的增 加而增大 抗力點 支點 施力點 輪軸(WHEELS AND AXLES) 輪軸:由兩個半徑不等的圓輪，固定在同一軸 心上，這種機械稱為輪軸。 輪軸事實上是槓桿的變體，若把軸心當做支 點，則輪半徑R是輪上作用力的力臂，而軸 半徑r是軸上作用力的力臂，此時的輪軸恰 為支點在中間的槓桿。 輪 軸 支點 例子 例子 若施力在輪上時，此時的輪軸必省力。 若施力在軸上時，此時的輪軸必費力。 如：門的喇叭鎖、方向盤、螺絲起子等 也是輪軸的應用。 斜面(Inclined plane) 和水平面成傾斜的光滑平面，稱為斜面。 如樓梯、蜿蜒而上的山路等。 以斜面裝置拉動滑車至高處的施力，比直接吊起 滑車至高處的施力要小。 斜面愈長或斜面高愈短即斜角愈小，則愈省力 螺栓(SCREW) 將斜面圍繞在圓柱上，則形成稱為螺旋的簡易 機器，亦可達成省力之效果。 常用來鎖住物體的螺絲、附螺紋的瓶蓋、螺旋 式汽車千斤頂等都是應用螺旋的裝置。 螺栓 就是俗稱的螺絲 楔子(wedges) 若將兩個斜面結合在一起，則形成一種 稱為楔(或稱為劈)的簡易機器。楔在切割 並分裂東西非常有用。刀、斧及人類門 牙均為楔的例子。 8 IMA=_=2 4 4 8 機械能量傳送 Transmission Of Mechanical Energy 連接動力來源的機械裝置。 離合器(Clutches) 離合器可分為離心式及摩擦式兩種。 汽油引擎動力車輛在運行之時，引擎持續運轉的。但是 為了符合汽車行駛上的需求，車輛必須有停止、換檔等 需求，因此必須在引擎對外連動之處，加入一組機構， 以視需求中斷動力的傳遞，以在引擎持續運轉的情形之 下，達成讓車輛靜止或是進行換檔的需戎。這組機構， 便是動力接續裝置。一般在Toyota車輛上可以看到的 動力接續裝置有離合器與扭力轉換器等兩種。 動力接續裝置離合器 離合器是手排系統內的動力接續裝置，以機構方式利用 離合器片的摩擦力，達成動力接續的目的。 補充 離合器這組機構被裝置在引擎與手排變速箱之間，負責將引 擎的動力傳送到手排變速箱。如圖所示，飛輪機構與引擎的 輸出軸固定在一起。在飛輪的外殼之中，以一圓盤狀的彈簧 連接壓板，其間有一摩擦盤與變速箱輸入軸連接。 當離合器踏板釋放時，飛輪內的壓板利用彈簧的力量，緊緊 壓住摩擦板，使兩者之間處於沒有滑動的連動現象，達成連 接的目的，而引擎的動力便可以透過此一機構，傳遞至變速 箱，完成動力傳動的工作。 而當踩下踏板時，機構將向彈簧加壓，使得彈簧的週邊翹起 ，壓皮便與摩擦板脫離。此時摩擦板與飛輪之間已無法連動 ，即便引擎持續運轉，動力仍不會傳遞至變速箱及車輪，此 時，駕駛者便可以進行換檔以及停車等動作，而不會使得引 擎熄火。 FLASH動畫 滑輪與皮帶(Pulleys and belts) 滑輪與皮帶的運用可以在抽水馬達或者 是汽車的空調系統可以看到 可達到五種動力運用 1.連結或中斷動力 2.改變力量的方向 3.反轉力量 (rotation) 4.改變速度 5.改變扭力(torque) 鏈條與鏈齒(Chain and Sprockets) 鏈條與鏈齒、滑輪與皮帶之原理相同 可以達到速度與扭力之間的相互轉換 鏈條與鏈齒優於滑輪與皮帶之處在於不 會滑動，可以達到更有效之力量傳輸 齒輪(Gear) 齒輪亦是廣泛運用於機械中的原件 藉由齒與齒之間的囓合來達到傳輸 不會打滑，可以達到更有效之力量傳 輸 齒輪的三大功能為： (1)傳達動力：將動力由原(主)動齒輪傳到從(被)動齒 輪，例如：汽機車、工具機等動力傳遞，大都使用齒 輪來傳達引擎所發出的動力。 (2)改變運動方向：在原動齒輪與從動齒輪之間加入一 個惰輪，從動齒輪轉動的方向就會改變，原來的轉速 則不變，如車的倒退檔，使車子倒退了。 (3)改變轉動速率：將從動齒輪變小時，由於齒數減少 ，所以轉速變快 進階 標準四驅車的齒輪傳動方式為： 馬達齒輪中間齒輪輪軸齒輪。 齒輪比-馬達轉速與車輪轉速的比數。 例如馬達轉圈車輪轉圈，這時的齒 輪比即為：。 齒輪比愈小，速度愈快，扭力則相對變 小，速度變慢，但扭力變大。 傳動軸、桿與軸承(Shafts and Bearing) 由引擎輸出的動力，經過變速系統的轉換之後， 傳送至驅動輪，方能夠對車輛產生驅動力。而負 責將動力傳送至驅動輪的機構，便是傳動軸。而 依據不同的傳動系統配置，還可以分為傳動軸與 輪軸等兩種。 傳動軸與軸承搭配可達到極佳的動力傳輸效能 處在不平處，軸為金屬材料不易彎曲，便可使用 萬向節來轉接。 傳動方式 傳動方式： 利用傳動軸與齒輪驅動車輪的方式有： 二輪傳(驅)動 - 所謂二輪傳(驅)動是指動力在 傳動輪軸時，只傳動一個輪軸。 四輪傳(驅)動 - 動力同時傳動二個輪軸則為四 輪傳(驅)動。 四輪驅(傳)動車二輪驅(傳)動有較大的扭力及 抓地力，適合於爬坡、彎道等路況較不穩定的 路面，但在製作時要增加四驅連桿，增加製作 時的困難。 複習 理想機械效益IMA, ideal mechanical advantage，只單單計算機械效益的距 離比率(無考慮其他因素)。 實際機械效益AMA, actual mechanical advantage 真實世界中，將所產生的 磨擦力所產生的耗損一起考慮，所計算 出來的機械效益 6種基本機械構造Simple Machines 槓桿 滑輪輪軸 斜面 螺栓 楔子 機械能量傳送 Transmission Of Mechanical Energy 滑輪與皮帶 鏈條與鏈齒 離合器 齒輪 傳動軸、桿與軸承 連接動力來源的機械裝置。 問題 IMA和AMA的差別 說出6種基本機械構造Simple Machines 舉例機械能量傳送的裝置 參考資料 U-car汽車教室 http:/classroom.u- .tw/classroom-home.asp 台灣科教館 .tw .tw/techdetail.asp?t m=29傳動軸 1/t257/windcar_contest/wh atswindcar/transmission.htm 傳動原理認識 齒輪 .tw/techdetail.asp?t m=7