4連桿機構(筆記摘要)

連桿組(linkage)是由連桿(link)與接頭(joint)所構成的機構, 就如同齒輪系(Gear train)一樣, 主要功能為作用力的傳送 與 運動方式的轉換.

而常見的應用則是在於: 持續旋轉運動 、 往復線性運動 以及 往復搖擺運動之間的轉換.

而用途最廣泛的平面連桿組 (Planar Linkage) 所指的是連桿的運動方向垂直於接頭旋轉軸, 因此整體機構的運動範圍會限制於同一平面上.

以下是3種基本的平面連桿組機構:

   旋轉結/Revolute Joints機構

   滑件(稜柱)結/Sliding(Prismatic) Joints機構

   旋轉結與滑件結之綜合機構

4-Bar Linkage/4連桿組

平面4連桿組機構中, 不作運動的桿稱為固定桿(fixed), 而連結於固定桿之兩個側桿, 若能完全旋轉運動的稱為曲柄 (Crank), 只能往復搖擺的稱為搖桿(Rocker), 固定桿之相對應桿稱為聯結桿(Coupler).

 

Grashof Rule/葛拉索準則

若最短連桿長度為s, 最長連桿長度為l, 而其餘兩個連桿長度分別為p與q, 則若l + s < p + q條件成立時, 即為符合葛拉索準則(Grashof Rule)的4連桿機構.

而依據最短桿之位置, 又可以分成三種類型:

   曲柄搖桿機構(Crank-Rocker): 若最短桿為任一側桿, 則該最短側桿即可以完全旋轉, 而另一側桿則只能往復搖擺.
曲柄擺動時會有兩個變換方向的時機, 稱為機構的肘節位置(Toggle Position), 此時曲柄與聯結桿將分別以延伸或重疊的形式而成為一直線, 不過機構中搖桿移到這兩個肘節位置的速度不一定會相同, 此種狀況有時也稱為急回機構(Quick-Return)的特性.

   雙曲柄機構(Double-Crank/Drag-Link): 若最短桿為固定桿, 則兩個側桿皆可以完全旋轉.

   雙搖桿機構(Double-Rocker): 若最短桿為聯結桿, 則兩個側桿皆只能往復搖擺無法完全旋轉, 而且若不符葛拉索準則(Grashof Rule)的4連桿機構也同屬於雙搖擺機構.

 

---

• 留言者: robotman
• Email: tslinb@hotmail.com
• 網址:
• 日期: 2010-05-20 16:22:25

目前是有在"想"把比賽設計過的機型跟經驗相關機構跟程式..統合成一本書..但最大問題是..要"有時間"能坐下來打字..雖然是"藉口"..呵..不過真的要寫一本"有用"的書真得不容易..

---

• 留言者: robotman
• Email: tslinb@hotmail.com
• 網址:
• 日期: 2010-05-19 09:35:02

好像回到大學時期修的機構學..呵..那時課程都只是"算"..現在很想把機構學的相關課程都改由樂高來實作..呵..齒輪也就不會在那邊算pitch跟curve..算到死..
[版主回覆05/19/2010 21:31:09]樂高關於機構的參考資料多半偏向在齒輪的應用, 很少有關於連桿運動學方面的著墨, 唯一較多的大概是五十川芳仁的幾本著作, 不過還是只有圖片而沒有說明, 而市面上關於機械原理的書多半是教科書, 對於業餘的人實在太沉重了些, 還真希望有人出一本以Lego technics為主觀於機構或運動方面的書,
林老師既然有這樣的專長, 要不要也出一本書和邱老師拼場一下