第 1 章　概 述　　1

第 1 章 　 概 述 重 要 觀 念

1. 需瞭解機件、機構與機械之定義及其比較。2. 需瞭解對偶與自由度之定義及分類。3. 需瞭解固定鏈、拘束運動鏈、無拘束運動鏈之判別與定義。

重 點 整 理

1-1 　 機 件 、 機 構 、 機 械 的 定 義

1. 剛體：受外力作用，而永不改變其大小形狀，或物體內各質點間之距離仍　保持不變者　。

2. 機件：又稱為　機械元件　，為構成機構或機械之最基本元件，常被視為剛體。如連桿、彈簧、齒輪、鍵與銷等。

3. 機構：機構由若干機件組合而成，動其一機件時，其餘機件作　可預期之相對運動　或限制運動。機構是用來傳達或改變運動方式之組合體，但不作功，為一種　拘束運動鏈　。如變速機構、尾座機構、曲柄活塞機構、四連桿機構等。

4. 機械：機械是一個或數個機構組合而成之組合體，又可稱為機器，除傳達力量與做可預期之運動外，並能接收外來之能量，且將其能量轉變為　有效之功　輸出。如內燃機、發電機、工具機、冷氣機等。

1-2 　 機 件 的 種 類

1. 固定機件：固定或　限制導引　機件之運動。如軸承、襯套、機架等。2. 連結機件：於機械中連結各機件，達成所需之機件組合體。如鍵、銷、螺栓、

扣環等。3. 控制機件：用來　控制運動形態　或傳達力量，如彈簧、連桿等。4. 傳動機件：用於　傳達運動　或動力，又稱為　活動機件　，如軸、齒輪、

凸輪、鏈輪等。

2　　第 1 章　概 述

5. 流體機件：用於傳送　流體　之機件，常見於管路。如閥、管子、管接頭等。

1-3 　 運 動 傳 達 的 方 法

1. 在一機件中，主動件與從動件間之接觸可分為　直接接觸　、　間接接觸　與　非接觸　的三種方式來傳達運動。

2. 直接接觸傳動可分為：(1) 　滑動　接觸：接觸點有相對位移之傳動者。如凸輪與滾子組、齒輪之齒

面及齒腹等。(2) 　滾動　接觸：接觸點間無相對位移之傳動者。如摩擦輪組、滾珠軸承等。

3. 間接接觸傳動可分為：(1) 剛體中間連接：能傳送　推力　與　拉力　。如連桿、曲柄等。(2) 撓性中間連接：只傳送　拉力　而不能傳送　推力　。如皮帶輪組、鏈輪

組等。(3) 流體中間連接：只傳送　推力　而不能傳送　拉力　。如水壓機之水、油

壓機之油等。4. 非接觸傳動：利用非接觸之力（或稱為　超距力　）來傳送動力或使其運動

者稱之。如電磁離合器之電磁作用、磁浮列車等。

1-4 　 運 動 對 與 運 動 鏈

1. 運動對：兩機件經組合且互相接觸並沿一定的動路產生　相對運動　，則稱此兩機件為一運動對，又稱對偶。

2. 機件之運動對依照其接觸性質之不同可分為：(1) 高對：兩機件間以　點　或　線　接觸者。如滾珠軸承、齒輪、凸輪、摩

擦輪、火車車輪與鐵軌。(2) 低對：兩機件間以　面　相對接觸者，又稱為　 合對 　 。可分為：

a. 滑動對：兩機件間只作　平移往復　運動者。b. 迴轉對：兩機件間只作　迴轉　運動者。c. 螺旋對：兩機件間同時具有　平移　與　迴轉　運動者。

3. 運動鏈：由數個運動對組合成一　連鎖系統　，並可產生一定的相對運動型態，或稱為　連桿組　。

4. 運動鏈依其運動性質之不同，可分為三種：(1) 固定鏈：又稱為　呆鏈　，由三根連桿所組成，各連桿之間　無相對運動

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。(2) 拘束運動鏈：由四根連桿所組成，此運動鏈之各連桿間有固定之 可預期

相對運動發生。(3) 無拘束運動鏈：連桿組中，各連桿間的相對運動　無法預期　者。

4　　第 1 章　概 述

5. 運動鏈公式判別法：（設N 為連桿組之機件數，P 為對偶數）

(1) 當　　　　　　　　成立時，必為呆鏈。

(2) 當　　　　　　　　成立時，必為拘束運動鏈。

(3) 當　　　　　　　　成立時，必為無拘束運動鏈。6. 機構學中的符號：

符　號 名　稱 意　義

樞軸 活動機件之接合點

固定中心 固定迴轉中心

連桿 傳達運動之機件

固定桿或固定面 機構之固定部分

滑塊與滑槽 滑塊與滑槽作相對運動

迴轉鈕 三者可圍繞共樞軸旋轉

剛體 為多根連桿結為一剛體

7. 常見各國工業標準代號：簡　稱 標準名稱CNS 　中 華民 國國家標準　 ASA 　美國標準協會 　　 　 ANSI 　美國國家標準 　　 　 JIS 　日本工業標準 　　 　 DIN 　德國工業標準 　　 　 ISO 　國際標準組織 　　 　

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BS 　英國工業標準 　　 　

自 我 練 習 　 題前加註「※」表示有難題解析

※ （ B ） 1. 請 研 判 圖 (1) 為 何 種 運 動 鏈 ？ (A) 呆 鏈 　 (B) 拘 束 鏈 　 (C) 無 拘 束 鏈 (D) 無 法 判 斷 。

圖 (1)

（ B） 2. 構 成 一 固 定 鏈 ， 需 要 幾 根 連 桿 ？ (A) 2 　 (B) 3 　 (C) 4 　 (D) 5 。

（ B） 3. 一 組 機 件 的 組 合 ， 機 件 之 間 能 發 生 確 切 預 期 的 運 動 ， 惟不 能 對 外 做 功 者 稱 為 　 (A) 機 械 (B) 機 構 　 (C) 結 構 　 (D) 固 定 鏈 。

（ C） 4. 非 接 觸 傳 動 是 利 用 什 麼 力 量 來 傳 達 動 力 或 使 其 運 動 ？ (A) 拉 力 　 (B) 推 力 　 (C) 超 距 力 (D) 電 力 。

（ A ） 5.二 個 機 件 相 接 觸 狀 態 為 低 對 時 ， 係 指 二 機 件 之 間 成 (A) 面 接 觸 　 (B) 線 接 觸 　 (C) 點 接觸 　 (D) 體 接 觸 。

※ （ D ） 6. 下 列 四 種 機 件 中 ， 屬 於 高 對 的 對 偶 為 (A) 汽 缸 與 活 塞 　 (B) 螺 栓 與 螺 帽 (C) 滑 動 軸 承 與 軸 頸 　 (D) 平 板 凸 輪 與 從動 件 。

※ （ A ） 7. 下 列 何 者 不 能 稱 為 機 械 ？ (A) 齒 輪 　 (B) 車 床 　 (C) 自 行 車 (D) 洗 衣 機 。

※ （ C ） 8. 下列哪一種對偶為自鎖對？　 (A) 平板凸輪　(B)

圓盤與滾子　(C) 鳩尾 配 合 　 (D) 火 車 車 輪 在 鐵 軌 上滾 動 。

（ D ） 9.下列機件之接合，何者屬於高對？　 (A) 引擎之活塞與汽缸壁　(B) 滑動 軸 承 　 (C) 螺 栓 與 螺 帽 (D) 火 車 車 輪 與 鐵 軌 運 動 。

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（ C） 10. 下列機件之傳動何者為滑動接觸？　 (A) 摩擦輪　(B)

皮帶輪　(C) 凸輪 　 (D) 滾 珠 軸 承 。（ D ） 11. 下 列 機 件 何 者 屬 於 控 制 用 機 件 ？

(A) 軸 承 　 (B) 齒 輪 　 (C) 皮 帶 輪 (D) 彈 簧 。

（ C） 12. 凡 二 機 件 ， 係 面 接 觸 而 僅 作 迴 轉 運 動 者 ， 稱 為 (A) 高 對 　 (B) 滑 動 對 　 (C) 迴 轉 對 (D) 螺 旋 對 。

（ B） 13. 凡 二 機 件 係 面 的 接 觸 ， 不 僅 作 直 線 運 動 且 有 迴 轉 運 動 者為 　 (A) 高 對 　 (B) 螺 旋 對 　 (C)

滑 動 對 　 (D) 迴 轉 對 。（ D ） 14. 五連桿組，不能稱為機構的原因是　 (A) 各連桿無法承

受負載　 (B) 各 桿 間 不 能 作 相 對 運 動 (C) 各 桿 無 法 互 成 偶 數 　 (D) 各 桿 間 之運 動 無 法 拘 束 。

（ D ） 15. 可 承 受 拉 力 及 壓 （ 推 ） 力 的 機 件 為 (A) 電 磁 機 件 　 (B) 撓 性 體 機 件 (C) 流 體 機 件 　 (D) 剛 體 機 件 。

（ B） 16. 在 機 構 學 上 ， 恆 以 　 (A) 地 面 (B) 機 架 　 (C) 軸 心 　 (D) 馬 達 為 靜 止 與 否 來 確 定 是 否 發 生 運 動 的 標 準 。

（ B） 17. 有 關 機 械 的 要 素 中 ， 下 列 敘 述 何 者不 正 確 ？ 　 (A) 為 一 個 或 多 個 機 構 之 組 合 體 (B) 任 何 機 件 之 相 對 位 置 保 持 不 變 (C) 可 傳 達 力 量 與 運 動 　 (D) 可 對 外 作功 。

（ A ） 18. 油 壓 機 構 之 傳 動 是 何 種 形 式 ？ (A) 流 體 中 間 聯 結 物 　 (B) 撓 性 中 間 聯 結物 　 (C) 直 接 接 觸 　 (D) 剛 體 中 間 聯 結 物 傳 動 。

（ D ） 19. 組 成 機 械 的 基 本 元 素 ， 稱 為 (A) 機 械 　 (B) 機 構 　 (C) 機 器 (D) 機 件 。

（ D ） 20. 僅 可 承 受 拉 力 而 無 法 承 受 壓 力 的 機 件 為 (A) 剛 體 機 件 　 (B) 電 磁 機 件

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(C) 流 體 機 件 　 (D) 撓 性 體 機 件 。

解析：1. 由圖可知 N ＝ 8 ， P ＝ 10

N － 2 ＝ 8 － 2 ＞ 10 ＝ P ，故為 拘 束 鏈 。

6. 平板凸 輪 與 從 動 件 的 接 觸 為「線 接 觸」，故屬於 高 對 。7. 齒 輪 為單一 機 件 。8. 鳩尾配合 不 需藉外 力 ， 只靠外 形 互 相嵌住，便能 接 觸 傳 動 ，故為 自 鎖 對 。

8　　第 1 章　概 述

歷 屆 試 題 觀 摩（ A ） 1. 圖 (1) 所 示 之 運 動 鏈 為 　 (A)

拘 束 鏈 　 (B) 呆 鏈 　 (C) 無 拘 束 鏈 (D) 固 定 鏈 。

（ B） 2. 用 於 桌 上 型 個 人 電 腦 之 機 械 式 滑 鼠 ， 其 滾 球 與 桌 面 之 運 動 對為 　(A) 低 對 　 (B) 高 對 　 (C) 迴 旋 對 (D) 球 面 對 。

（ D ） 3.

如 圖 (2) 所 示 的 運 動 鏈 ， 設 機 件 數 為N ， 對 偶 數 為 P ， 則 N 與 P 分 別為 多 少 ？ 　 (A) N ＝ 5 ， P ＝ 6

　 (B) N ＝ 5 ， P ＝ 7 　 (C) N

＝ 6 ， P ＝ 6 　 (D) N ＝ 6 ，P ＝ 7 。

　 　 　 　

圖 (1) 圖 (2)

（ D ） 4. 內接圓柱摩擦輪的傳動，是屬於哪一種運動對？　 (A) 迴轉對　(B) 圓柱 對 　 (C) 滑 行 對 　 (D) 高對 。

（ B） 5. 對 一 般 由 前 面 兩 個 鏈 輪 與 後 面 五 個 鏈 輪 組 成 的 十 段 變 速 腳 踏車 而 言 ， 下 列 的 敘 述 何 者 正 確 ？ (A) 鏈 條 與 鏈 輪 間 是 做 純 滑 動 接 觸 (B) 鏈 條 與 前 後 鏈 輪 組 成 的 傳 動 機 構 可 視 為 一 種 拘 束 運 動 鏈 (C) 此 十 段 變 速 腳 踏 車 只 含 有 一 個 機 構 (D) 構 成 此 十 段 變 速 腳 踏 車 的 機 件 全 部 都 是 剛 性 體 （ 剛 體 ） 。

第 1 章　概 述　　9

（ D ） 6. 內燃機引擎之滑塊曲柄機構，其活塞與汽缸間之相對運動，屬於下列何種運動對型式？　(A) 迴轉對　(B) 螺旋對　(C) 球面對 (D) 滑動對。

（ C ） 7. 平 板 凸 輪 傳 動 機 構 ， 滾 子 與 凸 輪 板 之 運 動 對(kinematic pair) 屬 於 下 列 哪 一種？　 (A) 迴轉對 (B) 低對　(C) 高對　(D) 滑動對。

（ D ） 8. 下 列 有 關 運 動 對 與 運 動 鏈 的 敘 述 ， 何 者 正 確 ？

(A) 最 簡 單 的 拘 束 運 動 鏈 為 呆 鏈

(B) 螺 旋 對 的 兩 機 件 間 僅 做 迴 轉 運 動

(C) 運 動 對 的 兩 機 件 間 以 點 或 線 接 觸 者 稱 為 低 對

(D) 運 動 鏈 係 由 若 干 連 桿 與 若 干 運 動 對 集 合 而 成 的 連 鎖 系 統 。

（ C ） 9. 對機件與機構的敘述，下列何者正 確 ？　 (A) 所有機件均須為剛體，彈簧會變形所以不是一個機件　(B) 機構可以輸入能量而做功　(C) 固定鏈或呆鏈可視為結構的一部分，也可視為一個機件 (D) 軸承屬於一種機構。