機件原理ｉ第1章隨堂講義學用本

1. 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。
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。

2. 2 第 1 章 概 述
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 。
(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。

3. 第 1 章 概 述 3
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
BS 英國工業標準

4. 4 第 1 章 概 述
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。
（ 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。

5. 第 1 章 概 述 5
（ 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 (C)流體機件 (D)撓性體機件。

6. 6 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）。
（ 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。