若以 170N 之力加於其 半徑為 47cm 之手柄,可舉重 31400N,今若欲舉升 15700N 之重物時 需施力多少 N? 85 150 170 314。 38 螺旋是利用斜面的原理而製成,主要功用為鎖緊機件、傳達運動或動 力、調整機件之位置或測量(亦可防漏)。 螺距:螺紋上任意一點到相鄰同位點,與軸線平行之一段距離稱之, 滾針軸承也稱為牙距或節距。 導程:當螺帽固定不動,螺桿旋轉一周所移動之軸向距離稱之。 雙線螺紋,導程為螺距之二倍,螺紋線端相隔 180°。三線螺紋,導程 為螺距之三倍,螺紋線端相隔 120°。如非特別註明,各螺紋常屬單線 螺紋。 傳達運動或動力用的螺紋有滾珠螺紋、方螺紋、鋸齒形螺紋及梯形螺 紋等,其中滾珠螺紋機械效率最佳,但製造費用高且加工困難,較高 速之精密傳動才使用;方螺紋機械效率次之,但在磨損後不易補救且 製造不易。梯形螺紋的機械效率又次之,但製造容易且磨損後又易調 整;鋸齒形螺紋,只限於單方向的傳遞動力。 各種螺紋角:V形螺紋除韋氏螺紋為 55°外,餘皆成 60°;國際公制螺紋 60°;公制梯形螺紋 30°;英制梯形螺紋 29°;管螺紋 55°,亦有用 60° 者。 螺紋大小表示法:
球面與圓柱(sphere and rolling cylinder) 如圖 9 - 11 所示,由如同輥子之圓柱與球面形之轉輪組合而成。ac為主動 件 A 輪之旋轉軸心線,同時 a 點亦為球面之中心點。從動件 B 之旋轉軸中心 線,與ac相交,即兩輪之旋轉軸中心線始終維持在一個平面上,圓柱B由支架 托住,支點 e 有彈簧與機械相連。 當圓柱 B 在實線位置時,圓柱軸心正好與球面輪軸成垂直,兩輪在 c 點接 觸,因此 A 輪轉動時,B 輪仍保持靜止不動。當圓柱 B 在虛線位置時,兩輪之 接觸點由 c 移至 c1。如此經由圓柱面位置之變動,接觸半徑 R 便改變而圓柱直 徑不變,可得不同角速比。 206 精密定位台此種摩擦傳動機構,只是點的接觸,因此,只能適於小動力之傳動,故均 用在精細機構。 伊氏圓錐摩擦輪(Evans friction cones) 如圖 9 - 12 所示,由兩個完全相同之截錐體 A 與 B 所組成,兩輪軸互相 平行,兩輪中間夾一扁平皮帶 C,A 輪與 B 輪間則利用彈簧或其他裝置,產生 轉軸的壓緊力,不致滑動而傳達動力,只要移動帶圈 C 之位置,即可改變從動 軸的轉速。 A C B ▲圖 9 - 12 伊氏圓錐摩擦輪 E B B A A D F C ▲圖 9 - 13 空心圓盤和滾子 空心圓盤和滾子(hollow disk and roller) 如圖 9 - 13 所示,由兩個相同的滾子C和D,分 置於兩個空心圓盤 A 和 B 之間。兩個滾子 C 和 D,可 藉叉桿 F(圖中只畫出一個叉桿)之相聯轉動,對轉 軸 E 作對稱性之位置調整。 現在若使圓盤 B 固定於 E 軸,
若不考慮摩擦,則其機械利益為 F W Wsin 作用力 F = Wsin (a) F W Wsin 作用力 Fcos = Wsin ∴F = Wtan Fcos (b) ▲圖 2 - 13 F 力沿斜面方向 公式 2 - 4 則 M = = = = csc 即機械利益等於傾斜角之餘割,一般若未指出 F 力之方向時,均視為此種 情形。 F 力沿水平方向 公式 2 - 5 則 M = = = = cot 即機械利益等於傾斜角之餘切。 二、機械效率 一般機械因摩擦或轉動能量之損失,結果輸出功恆較輸入功為小,而其比 值即稱為機械效率(mechanical efficiency),以符號「 」表示。 公式 2 - 6 故 機械效率( )=輸入功-損失功 輸入功 100 % =ASAHI軸承輸出功 輸入功 100 %=有效能量 總能量 100 % 33 2 螺 旋 解 解 ( ) 機械利益與機械效率不同,機械利益可判斷該機構是否省力。 M > 1 時,省力,費時,如螺旋起重機、滑車組。 M = 1 時,不省力也不費時,其目的為方便作功,
皮帶傳動方式 皮帶傳動方式主要有下列兩種。 開口皮帶傳動(open belt drives) 如圖 7 - 8 所示,這是一種應用最廣泛的皮帶傳動方式,適用於兩軸平行 的場合,這時兩軸的旋轉方向相同。 A B ▲圖 7 - 8 開口皮帶傳動 交叉皮帶傳動(crossed belt drives) 如圖 7 - 9 所示,也是適用於兩軸平行的場合,但兩軸的旋轉方向相反; 又因皮帶在交叉處發生相互摩擦,IKO軸承皮帶的磨損會比較大為其缺點。 A B ▲圖 7 - 9 交叉皮帶傳動 皮帶輪除了以上兩軸平行的傳動之外,尚有直角迴轉皮帶(quarter - turn belt),如圖 7 - 10(a)所示,兩軸在空間互成垂直但不相交。此種裝置方式 必須依據皮帶裝置定律(law of belting),即皮帶進入帶輪時之皮帶寬度中心 線,必須位於帶輪之寬度中線平面上。故若 A 軸上皮帶之退出點 a,與 B 軸上 皮帶的進入點 b 同在輪的中心面上時,則皮帶在運動中絕不致脫落,但只能按 154 圖上箭頭方向迴轉,若改變其迴轉方向,皮帶必立即脫落,此種傳動,稱為不可 逆傳動(irreversible drives),如圖 7 - 10(b)所示。若增設一導輪(guide pulley)於兩輪之間以引導皮帶的移動,則可將傳動變為可逆傳動(reversible drives),迴轉方向如何皆可適用,如圖 7 - 11 所示。 a A B A a A b B B b X X 立即脫落 A X X 不會脫落 (a) (b)皮帶裝置 ▲圖 7 - 10 不可逆直角迴轉皮帶 導輪 ▲圖 7 - 11 可逆直角迴轉皮帶 155 帶 輪 7 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 在高速運轉下為防止影響精度之情形下,
則從動軸之轉速 nx,可依下式求得: 164 公式 7 - 11 = 由上列二式可知,從動輪之轉速,可隨塔輪級數之不同而得不同之轉速。 C B B A A ▲圖 7 - 16 開口皮帶的塔輪 如圖 7 - 16 中,當皮帶套在D2 及d1 的位置時,由(公式 7 - 1)中可知皮 帶的長度為 = ( + )+ +( - ) 當皮帶套在 Dx 及 dx 上時,其長度為 = ( + )+ +( - ) 由於塔輪在變速時,IKO滑軌只是皮帶變換位置而已,其皮帶的總長度恆保持不 變,所以上二式可得: ( + )+ +( - ) = ( + )+ +( - ) 165 帶 輪 7 公式 7 - 12 ( + )+( - ) = ( + )+( - ) 又因 = 聯立此兩方程式,可以求得兩軸上各輪之直徑。 交叉皮帶的塔輪 如圖7-16 中,若使用交叉皮帶時,除了主動軸與從動軸之轉向不同這一 點與開口帶相異外,其餘解法均與開口帶類似,所以 = 而相對應兩輪直徑和恆為一定,則 公式 7 - 13 + = + 聯立此兩方程式,可以求得兩軸上各輪之直徑。 相等塔輪 N rpm ▲圖 7 - 17 為了製造與應用上的方便起見,將塔輪的主動軸與 從動軸兩者做成相同,裝置時相互倒置,如圖 7 - 17 所示,此時 D2 = d9 D4 = d7 D6 = d5 D8 = d3 D10 = d1 又如前述,轉速與直徑成反比 ∴ = …… = …… 166 解 得 = …… 由前得知:D2 = d9,D10 = d1,代入 式,則得 公式 7 - 14 = 同理可證 公式 7 - 15 =
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