機械就是「可以接收能量,且做出預設動作、完成某些任務的機器」。此外,以機械工程為基礎的機械設計,意指「製作一個有形體且會動的物品,並預期它對世界有所幫助」。為了使機械自動化,達到上述目的,我們必須創造電子迴路,也需要電腦控制。

目錄
1. 機構設計
2. 結構設計
3. 材料應用
4. 機械元件
5. 參考資料

 

1. 機構設計
機械一定具有會動的部分,稱為機構。設計動作原理,使這些動作達成某些任務,就是機械設計的樂趣所在。
機構並不一定要使用在機械上面,例如在摺疊椅中達到摺疊動作的機構為一種摺疊機構,它並非用在機械上的機構,但能有同樣的功能與價值,因此凡可單純用來傳送或變換運動方式的機件組裝,即稱之為機構。
機構是以鋼體、撓性物體、或流體之兩個或兩個以上的機件所組合而成的集合體;當其中的一個機件受到外界所施加的一定運動與能量,便能一次傳遞經過所有組成的機件,到達最後一個機件能產生所預期且去有一定規則的規則與能量。熟悉這些這些作動原理之後,即可構思具體的運動步驟,組合數個機構,創造出可解決問題的機構。

如何自學機構設計與實際養成方法:


2. 結構設計
機械設計最受矚目的環節是機構設計,然而一台機械並非每一個部分都會動,還有很多不會動的部分支撐著會動的機械。利用不會動的部分來固定、支撐會動的機構,即可使機械做出適當的動作。因此不會動的部分,亦即結構設計,也很重要。
如果不會動的結構沒有支持會動的機構,這個機動會變形,甚至嚴重損壞。為了避免這樣的情況,因此必須從力學的角度來分析機械各部會需要多少力才能動作。重要的是,必須先理解哪個部位需要最大的力。畢竟世界上沒有絕對不會損壞的材料。因此必須事先估算作用於材料的力來設計結構,這樣才會成功。
如(圖1)所示,不同的產品會有不同的測試要求,因此在進行結構設計時,就必須考量這些測試要求的影響。

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3. 材料應用
製造機械所使用的材料有:金屬材料、塑膠材料、陶瓷材料等。機械設計者通常會從這些已知的材料中,選出適合的材料,但如果這些材料不符合需求,例如強度和耐熱性不足等,則需要思考尋找替代的
新材料。負責研發新材料的是材料開發者,他們和進行機械(構)設計的人有許多的差異。然而,他們開發出的新材料,例如強度材料、耐熱材料與耐腐蝕性材料等,會交由機械(構)設計者評估材料的性質是否實用。所以機械(構)設計者對於材料的應用以及特性都要必須有所了解,以免在進行測試時產生了誤判(圖2)。

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4. 機械元件
每一個構成的機械的零件,皆稱為機械元件。各種機械彼此之間都具有很多相同的機械元件。大部分機械元件的規格都遵守各國的規範,例如國際標準(ISO)的國際標準規範等。
螺絲釘、齒輪、皮帶、鍊條、軸、軸承、彈簧等等都是標準機械元件。這些機械元件不是每一次需要時就得從頭製作,大部分的情況都是從已經做好的規格品中選用。為了適當選擇各種機械元件,就必須先了解各個機械元件的結構與種類,以及強度計算等基礎知識。


5. 參考資料
機構設計教學網站:

https://www.youtube.com/playlist?list=PLsj3SzFZdN-jTfvHA2f33J3a8BIrPJrjt

3小時讀通基礎機械設計(圖3)

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以下資料是有關於(機械設備原理動畫)的動畫影片,有興趣的人可下載了解看看。

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資料下載位置:https://drive.google.com/file/d/1fh0rkXGfl8gZ3IUlIIg0Pt0nlhA7jA6U/view?usp=sharing
解壓縮密碼:mechanicaldesign

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