機構運動圖解大全｜Motion 機構模擬運動

機構 ( Mechanism ) 是組成機器設備的重要元素，由 2 個以上的機件組成，當主動機件運動時，其他機件也會跟著運動。本篇文章將機構的運動方式以 SolidWorks Motion 方式繪製，讓大家能更容易查看。

1. 四連桿機構

四連桿機構（ Four-Bar Linkage Mechanism ）是最常見的平面連桿機構，組成條件最連桿的長度必須小於其他 3 連桿長度的總和，連桿間由鉸鏈固定，常用於各種機械設備，例如 : 自動化機械、機器人、運動機構 … 等。

2. 滑動曲柄機構

滑動曲柄機構（ Slider-Crank Mechanism ）以滑塊、連桿（曲柄）和機架組成，常用來轉換運動方式，將往復運動➜旋轉運動或是旋轉運動➜往復運動，例如 : 發動機 ( 燃燒產生的直線運動轉換為旋轉運動 )、壓縮機（ 旋轉運動轉換為直線運動 ）。

3. 交叉滑動曲柄機構

交叉滑動曲柄機構（ Crossed Slider-Crank Mechanism ）是滑動曲柄機構的變形，特色是滑塊做直線滑動，而連桿與滑塊形成交叉結構，常應用於往復壓縮機、搖擺驅動系統…等。

4. 平行機構

平行機構（ Parallel Mechanism ）又稱並聯機構，連桿通常以平行狀態組成，常用於並聯機器人、飛行模擬器…等。

主要特點 :

1. 高剛性和高負載能力： 多條連桿可同時分擔負荷，具有較高剛性和承載能力。所以能在保持精度的同時承受較大外部負荷。
2. 高精度和穩定性：並聯結構可減少機械變形或位移導致的精度誤差，提高精度和穩定性，所以常在高精度的場合使用，例如 : 機器人操作臂、精密加工設備。
3. 運動靈活性和多自由度：機構可有 3 ~ 6 個自由度，實現多方向運動。
4. 結構緊湊：通常連桿會直接連接至固定位置，佔用空間小，適用空間受限的應用。

5. 變形機構

變形機構 = 四連桿機構+滑動曲柄機構+交叉滑動曲柄，延伸的機構設計。

6. 直線運動機構

直線運動機構（ Linear Motion Mechanism ）在進行運動過程，連桿中的某一點不藉由在滑槽運動，也可達到直線運動，常用於機械工程、製造、自動化設備、運輸系統 …等。

7. 近似直線運動機構

近似直線運動機構（ Approximate Straight-Line Motion Mechanism ）是直線運動機構的延伸，機構中的某一點可產生近似直線的運動軌跡，雖然不能產生精確的直線運動，但這種近似性是可以被接受的，例如 : 瓦特 ( Watt ) 機構、Rovert 機構 …等。

8. 縮放儀

縮放儀機構（ Pantograph Mechanism ）由多連桿組成並以鉸鏈相互連接，形成平行四邊形結構，用來放大或縮小幾何圖形，常用於 : 複製雕刻、機械繪圖、印刷技術…等。

9. 日內瓦機構

日內瓦機構（ Geneva Mechanism ）可以將連續旋轉運動➜間歇的旋轉運動，形成周期性的停止和運動，此種機構因最早應用於瑞士日內瓦鐘錶製造業得名。

主要特點 :

1. 間歇運動與運動精度高 : 當主動輪旋轉 1 圈時，驅動銷進入日內瓦輪的槽口，確保每次轉動的角度一致，適用需要精確定位的設備和儀器。
2. 結構簡單、可靠性高 : 結構僅有主動輪、日內瓦輪和固定支架，容易製造、安裝和維護，並因零件間的相對運動較少，有較長壽命。
3. 自鎖功能 : 當主動輪的驅動銷未與日內瓦輪接觸時，日內瓦輪保持靜止狀態，稱為自鎖。在不動作過程能保持固定位置，防止意外移動或振動。
4. 變形形式多樣 : 可以根據不同需求進行多槽設計，例如 : 4槽、6槽、8槽。

10. 棘輪機構

棘輪機構 ( Ratchet Gearing ) 由棘爪 ( Pawl ) 與棘輪 ( Ratchet ) 組成，是有效防止逆轉的機構，，常用於手搖工具、機械表 …等。

11. 凸輪機構

凸輪機構（ Cam Mechanism ）透過凸輪及從動件實現

是一種常見的機械裝置，用於實現特定的運動轉換。它通過凸輪（Cam）和從動元件（通常是跟隨器或隨動件）來實現輸入運動和輸出運動之間的轉換。凸輪機構廣泛應用於各種機械系統，如自動化設備、引擎、機械手臂和印刷機等。

12. 齒輪機構

齒輪機構（ Gear Mechanism ）能將主動軸的動力傳遞另一軸，並改變轉速及轉矩，，舉凡由時鐘、汽車到大型工業機械，齒輪都是不可或缺的零件。

主要特點 :

1. 高效能傳動： 齒輪運動是直接以齒面接觸，傳動損失小，具有 90% ~ 99% 的高傳動效率。
2. 穩定和可靠的運動傳遞: 齒輪間的嚙合相當精確，不會出現打滑現象，能夠保持恒定的傳動比，達到精確運動和位置控制。
3. 改變運動參數: 不同齒數的齒輪進行運動，可以達到增速、減速或改變傳動方向等功能，例如 : 大齒輪帶動小齒輪可增加速度，但減小轉矩；相反，小齒輪帶動大齒輪則減速並增大轉矩。
4. 結構形式多樣 : 齒輪有多種形式和類型，例如 : 直齒輪、斜齒輪、錐齒輪、蝸桿齒輪、行星齒輪 …等，每種類型適合於不同場合及需求，例如 : 直齒輪適合平行軸傳動、錐齒輪適合垂直或交叉軸傳動。

13. 變形齒輪

變形齒輪機構（ Non-circular Gear Mechanism ）齒形不是典型的圓形，例如 : 橢圓形、蝸形，屬於特殊齒輪機構，製作上較為困難，若非必要建議盡量少用。

14. 皮帶輪及繩輪

皮帶輪和繩輪機構（ Belt and Pulley Mechanism ）以皮帶或繩子連接2 個或多個輪子，當主動軸旋轉另一個輪子也會同步運動，由於結構簡單、成本低廉被廣泛用於工業、農業、交通運輸和日常設備中。