淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
進階搜尋


下載電子全文限經由淡江IP使用) 
系統識別號 U0002-0209201915560600
中文論文名稱 平面六連桿機構位置分析
英文論文名稱 Position Analysis of Planar Six-bar Linkages
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 107
學期 2
出版年 108
研究生中文姓名 林祐慷
研究生英文姓名 Yu-Kang Lin
學號 606370160
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2019-06-26
論文頁數 89頁
口試委員 指導教授-劉昭華
委員-陳正光
委員-陳冠辰
中文關鍵字 六連桿機構  機構位置分析  耦桿點曲線  死點構形 
英文關鍵字 six-bar linkages  position analysis of mechanisms  coupler curves  dead-center configurations 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本文驗證五種平面六連桿機構的構形都可視為兩部分,平面四連桿機構,再加上另外兩個桿件所構成的運動鏈。平面六連桿機構中瓦特一型、瓦特二型及史蒂芬生第一型機構的運動分析直接使用四連桿機構位置分析,再利用兩圓交點可求出機構所有桿件位置。史蒂芬生第二型及第三型機構的位置分析都是在求以下兩曲線交點:四連桿機構的耦桿點曲線,及兩桿運動鏈所產生圓弧。其中史蒂芬生第二型機構而且是二接頭連桿驅動時,須利用機構運動倒置(inversion)的觀念,利用倒置機構的耦桿點曲線求出機構構形。
本文利用這種方法分析以上每種類型六連桿機構,可找出位置分析的閉合解(closed-form solution),並且使用向量迴圈方程式驗證結果,本文並驗證當圓弧與耦桿點曲線交點正好是耦桿點曲線尖點(cusp)與支點(crunode)時,以上位置分析方法仍舊適用。
以上利用耦桿點曲線與圓弧交點的方法亦可用來尋找史蒂芬生第二型與第三型六連桿機構的死點構形,本文提出兩種尋找死點構形的方法,針對史蒂芬生第三型機構可找出兩桿運動鏈的兩連桿共線的構形,而針對史蒂芬生第二型與第三型六連桿機構都可利用作圖法找出圓弧與耦桿點曲線相切點的死點構形。
英文摘要 This study verifies that configuration of all the five types of planar six-bar linkages can be separated into the following two parts: a planar four-bar linkages, and a two-bar chain. Position analysis of two types of Watt six-bar mechanisms, and Stephenson type I mechanism may directly use the results of the four-bar linkages, and then locate the intersection of two circles. In this thesis we show that position analysis of Stephenson type II and type III mechanisms may be performed by locating intersections of the coupler curve of the four bar linkage, and a circle comes from the two-bar chain. For a Stephenson type II mechanism, however, the above mentioned technique is used on its kinematic inversion.
In this thesis all the five types of mechanism are analyzed, closed-form solutions are obtained, and solutions are checked by using loop closure equations. Examples show that the method works when the intersection is one of the cusps or crunodes of the coupler curve.
The above-mentioned method for position analysis can also be used to determine dead-center configurations of both Stephenson type II and type III mechanisms. In this study two methods are proposed for finding dead-center configurations. For a Stephenson type III mechanism a dead-center configuration can be obtained by letting the two links in the two-bar chain collinear. The second is a graphical method, a dead center configuration is obtained by making the circle comes from the two-bar chain tangent to the coupler curve of the four-bar linkage, and this method can be used for both the Stephenson type II and type III mechanisms.
論文目次 中文摘要 I
英文摘要 III
目錄 V
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章 緒論 1
1.1前言與文獻回顧 1
第二章 研究方法與理論 4
2.1耦桿點曲線(coupler curves) 4
2.2座標轉換 4
2.3兩圓交點 5
第三章 機構位置分析 6
3.1目前分析方法 6
3.2 瓦特(Watt)第一型態 7
3.3 瓦特(Watt)第二型態 7
3.4 史蒂芬生(Stephenson)第一型態 8
3.5 史蒂芬生(Stephenson)第二型態-三接頭桿驅動 9
3.6 史蒂芬生(Stephenson)第二型態-二接頭桿驅動 11
3.7 史蒂芬生(Stephenson)第三型態 13
第四章 特殊構形 17
4.1 史蒂芬生六連桿機構的死點構形 17
4.2史蒂芬生第二型及第三型六連桿機構Jacobian矩陣 18
4.2.1史蒂芬生第三型機構Jacobian矩陣 18
4.2.2史蒂芬生第二型-三接頭驅動機構Jacobian矩陣 21
4.2.3史蒂芬生第二型-二接頭驅動機構Jacobian矩陣 23
4.3 史蒂芬生第二型態(三接頭桿驅動)死點構形 25
4.4 史蒂芬生第二型態(二接頭桿驅動)死點構形 27
4.5 史蒂芬生第三型態死點與特殊構形 28
第五章 結論 33
參考文獻 35
圖一 瓦特第一型六連桿機構 37
圖二 瓦特第二型六連桿機構 38
圖三 史蒂芬生第一型六連桿機構 39
圖四 史蒂芬生第二型六連桿機構三接頭桿驅動 40
圖五 史蒂芬生第二型六連桿機構二接頭桿驅動 41
圖六 史蒂芬生第三型六連桿機構 42
圖七 耦桿點曲線(coupler curves) 43
圖八 xy座標與st座標轉換示意圖 44
圖九 兩圓交點示意圖 45
圖十 瓦特第一型態第一解 46
圖十一 瓦特第一型態第二解 47
圖十二 瓦特第二型態第一解 48
圖十三 瓦特第二型態第二解 49
圖十四 史蒂芬生第一型態第一解 50
圖十五 史蒂芬生第一型態第二解 51
圖十六 史蒂芬生第二型六連桿機構三接頭桿驅動第一解 52
圖十七 史蒂芬生第二型六連桿機構三接頭桿驅動第二解 53
圖十八 史蒂芬生第二型六連桿機構三接頭桿驅動第三解 54
圖十九 史蒂芬生第二型六連桿機構三接頭桿驅動第四解 55
圖二十 史蒂芬生第二型六連桿機構二接頭桿驅動第一解 56
圖二十一 史蒂芬生第二型六連桿機構二接頭桿驅動第二解 57
圖二十二 史蒂芬生第二型六連桿機構二接頭桿驅動第三解 58
圖二十三 史蒂芬生第二型六連桿機構二接頭桿驅動第四解 59
圖二十四 史蒂芬生第三型態40度第一解 60
圖二十五 史蒂芬生第三型態40度第二解 61
圖二十六 史蒂芬生第三型態40度第三解 62
圖二十七 史蒂芬生第三型態40度第四解 63
圖二十八 史蒂芬生第三型態20度第一解 64
圖二十九 史蒂芬生第三型態20度第二解 65
圖三十 史蒂芬生第三型態70度第一解 66
圖三十一 史蒂芬生第三型態70度第二解 67
圖三十二 史蒂芬生第三型態357度第一解 68
圖三十三 史蒂芬生第三型態357度第二解 69
圖三十四 史蒂芬生第三型機構之死點構形(Type-I、Type-II與Type-IV) 70
圖三十五 史蒂芬生第二型態機構(三接頭驅動)之死點構形(Type-III與Type-IV) 71
圖三十六 史蒂芬生第二型態機構(二接頭驅動)之死點構形(Type-III與Type-IV) 72
圖三十七 史蒂芬生第二型機構(三接頭桿驅動) 死點構形1 73
圖三十八 史蒂芬生第二型機構(三接頭桿驅動) 死點構形2 74
圖三十九 史蒂芬生第二型機構(二接頭桿驅動) 死點構形 75
圖四十 史蒂芬生第三型機構死點構形1 76
圖四十一 史蒂芬生第三型機構死點構形2 77
圖四十二 史蒂芬生第三型機構特殊構形1 78
圖四十三 史蒂芬生第三型機構特殊構形2 79
圖四十四 史蒂芬生第三型機構μ2為0死點構形1 80
圖四十五 史蒂芬生第三型機構μ2為0死點構形2 81
圖四十六 史蒂芬生第三型機構μ2為0死點構形 3 82
圖四十七 史蒂芬生第三型機構μ2為0死點構形4 83
圖四十八 史蒂芬生第三型機構μ2為180死點構形1 84
圖四十九 史蒂芬生第三型機構μ2為180死點構形2 85
圖五十 史蒂芬生第三型機構μ2為180死點構形3 86
圖五十一 史蒂芬生第三型機構μ2為180死點構形4 87
表一 史蒂芬生第二型及第三型機構死點構形 [9][14] 88
表二 史蒂芬生機構死點構形 [9][14] 89
參考文獻 1.Ting, K-L., and Xue, C., and Wang, J., and Currie, K. R., Stretch rotation and complete mobility identification of Watt six-bar chains, Mechanism and Machine Theory, 44 (2009) .1887-1886.
2.Watanabe, K., and Katoh, H., Identification of motion domains of planar six-link mechanisms of the Stephenson-type, Mechanism and Machine Theory 39 (2009) .1081-1099.
3.Chung, W-Y., Double configurations of five-link Assur kinematic chain and stationary configurations of Stephenson six-bar, Mechanism and Machine Theory, 42 (2007) .1653-1662.
4. Ting, K-L., On the input Joint Rotation Space and Mobility of Linkages. Journal of Mechanical Design, 130 (2008).1-12.
5.Tsai, C-C., and Wang, L-C. T., Branch identification and motion domain analysis of Stephenson type six-bar linkages, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science 221(2007). (5).589-604.
6.Zou, Y. H., and Chu, J. K., and Guo, X. N., Detection of a crank in the Stephenson-III Six-bar linkage, Applied Mechanics and Materials, 52-54 (2011).909-914.
7.Davis, H. P., and Chase, T. R., Stephenson chain branch analysis: four generic stationary configurations and one new linkage polynomial, American Society of Mechanical Engineers, Design Engineering Division (Publication), DE (1994).359-367.
8.Zanganeh, K. E., and Angeles, J., Symbolic approach to the input-output analysis of the Stephenson six-bar linkage, American Society of Mechanical Engineers, Design Engineering Division (Publication) DE (1993) 65(2). 67-72.
9.陳怡傑,平面六連桿機構之迴路與分支辨識,國立成功大學機械工程學系碩士論文,台南,2004。
10.Ting, K-L., and Wang, J., and Xue, C., and Currie, K. R., Full rotatability of Stephenson six-bar and geared five-bar linkages, ASME 2008 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference DETC,2(PART A). (2008). 581-590.
11.Guo, X-N., and Chu, J- K., The rotatability of Stephenson II Six-Bar mechanisms, ASME 2008 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference.2(PART A AND B), (2008).591-595.
12.Hall, A. S., Kinematics and linkage design, Prospect Heights, Ill.: Waveland Press, (1986).49-62.
13.Kang, Y-H., and Yan H-S., Synthesizing Dead-Center and Uncertainty Configurations of Planar Six-Bar Linkages by Implicit Function Theorem, Journal of the Chinese Society of Mechanical Engineers. (1990)11(4).325-333
14.Davis, H. P. and Chase, T. R., Stephenson Chain Branch Analysis: Four Generic Stationary Configurations and One New Linkage Polynomial, Mechanism Synthesis and Analysis, ASME DE (1994)70.359-367
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2019-09-04公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2019-09-04起公開。


  • 若您有任何疑問,請與我們聯絡!
    圖書館: 請來電 (02)2621-5656 轉 2486 或 來信