第 1 章 概 述 1

第1 章 概 述

一 相關知識補充

1－1 機件、機構、機械的定義

1. 工具：各部分相互間通常無相對運動可言，例如扳手、起子、銼刀、鐵鎚、

手弓鋸、鏨子等，在操作上多半需要依賴手力。

【註】：廣義時，例如交通工具，也可將機械也視為工具，例如火車、汽

車、輪船等。

2. 儀器：若干部分相互間有相對運動，但不以作功為目的，例如用以量測的秤、

照相機、時鐘、製圖儀器等。

1－4 運動對與運動鏈

1. 自由度：一機件在空間自由活動的程度，即為此機件平移度與旋轉度之和。

2. 一機件在空間運動，有 3 個平移度（x、y、z 軸）及 3 個旋轉度，一共有 6

個自由度存在，當和另一機件配連成運動對時，因為彼此間有約束，自由度

最多有 5 個，最少有 1 個來作相對運動。

3. 高對：自由度通常大於 1；低對：自由度通常等於 1。

4. 如表 1－1 所示為常見的自由度範例說明。

2 第 1 章 概 述

表 1－1

圖形 自由度 運動狀況

2

在 x軸方向各有一個平移度及一個

旋轉度。

1 在 x 軸方向有一個平移度。

3 球 A 與承窩 B 形成三個旋轉度。

二 隨 堂 練 習

1－1 機件、機構、機械的定義

（ A ）1. 構成機械的最基本元素是 (A)機件 (B)機構 (C)機架 (D)結

構。

（ C ）2. 有關機構，下列敘述何者不正確？ (A)為一種拘束運動鏈 (B)

不一定能作功 (C)必為一機械 (D)能維持一定的相對運動。

（ D ）3. 有關機件、機構與機械之敘述，下列何者錯誤？ (A)機構為機件

之集合體 (B)機械為機構之集合體 (C)軸承為一固定機件 (D)

機件必定為剛體。

第 1章 概 述 3

1－2 機件的種類

（ B ）4. 螺栓及螺帽為機械中之 (A)固定機件 (B)連結機件 (C)控制機

件 (D)傳動機件。

（ B ）5. 下列何者不屬於傳動機件？ (A)軸 (B)軸承 (C)齒輪 (D)凸輪。

（ C ）6. 制動器為機件中之 (A)固定機件 (B)連結機件 (C)控制機件

(D)傳動機件。

1－3 運動傳達的方法

（ C ）7. 下列何者非直接接觸傳動現象之傳動元件？ (A)摩擦輪組 (B)

齒輪組 (C)鏈輪組 (D)凸輪與滾子組。

（ C ）8. 皮帶輪組的傳動是屬於 (A)滑動接觸 (B)剛體中間傳達 (C)撓

性中間傳達 (D)滾動中伴有滑動。

1－4 運動對與運動鏈

（ A ）9. 車床尾座於床軌之運動是屬於 (A)滑動對 (B)迴轉對 (C)螺旋

對 (D)球面對。

（ C ）10. 凸輪傳動屬於哪一種對偶？ (A)滑動對 (B)迴轉對 (C)高對

(D)低對。

（ B ）11. 如圖 1－13 所示之連桿組為何

種運動鏈？ (A)固定鏈 (B)

拘束運動鏈 (C)無拘束運動鏈

(D)呆鏈。

解析：由圖中知 N＝6 P＝7

代入3

2N－2＝

36

2× －2＝7

則 P＝3

2N－2 故為拘束運動鏈

（ D ）12. 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。

圖 1－13

4 第 1 章 概 述

（ C ）13. 下列符號，何者錯誤？

(A) 為固定面

(B) 為多根連桿結為一剛體

(C) 為 3 根連桿，2 個對偶

(D) 為導路與滑件。

解析：(C)圖中為 2 根連桿，1 個對偶。

三 自 我 評 量

一、選擇題 題前標註＊，表示重要且常考的題目

＊（ B ）1. 下列何者屬於機構？ (A)固定鏈 (B)拘束運動鏈 (C)無拘束運

動鏈 (D)結構體。

（ D ）2. 一般討論「機械」與「機構」主要相異處之特性為 (A)是否有基

本元素零件 (B)具有相對運動 (C)為力之抗力體 (D)將能轉變

為功。

＊（ C ）3. 下列有關機件、機構與機械之敘述，何者正確？ (A)機件為機械

之集合體 (B)機件為機構之集合體 (C)機構為機件之集合體

(D)機構為機械之集合體。

（ C ）4. 如圖（1）所示之自行車，是由數

個機構組合而成，下列的敘述何者

錯誤？ (A)腳踏板、鏈輪與鏈條

可成為一個機構 (B)鏈條、鏈輪

與後輪可視為另一個機構 (C) ○2

部分接受能量產生功 (D) ○4 部

分是機架。

解析：○1 是接受能量的部分。

○2 是接受能量傳送至後輪，故○2 沒有作功。

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圖（1）

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（ C ）5. 承上題所示，將自行車分為四部分，則產生功的部分為 (A)○1

(B)○2 (C)○3 (D)○4 。

解析：○3 是後輪作用地面使車子前進，即相當於達到作功的目的。

（ B ）6. 將若干機件聯結組合，當其中一機件運動時，其餘機件可產生預

期的相對運動或拘束運動，但不作功，此種組合稱為 (A)機械 (B)

機構 (C)機架 (D)機器。

＊（ A ）7. 軸承是機械中之 (A)固定機件 (B)活動機件 (C)連結機件 (D)

傳動機件。

（ D ）8. 下列何種機件無法於機構中傳達運動與動力？ (A)齒輪 (B)凸

輪 (C)導螺桿 (D)軸承。

（ B ）9. 針對機構中滑動接觸傳動，下列哪一個說明是正確的？ (A)兩傳

動機件接觸點的切線速度必須平行 (B)兩傳動機件接觸點切線速

度的法線分速度必須相同 (C)兩傳動機件接觸點切線速度的切線

分速度必須相同 (D)接觸點必須落在兩傳動機件固定軸的連心線

上。

（ B ）10. 可傳達推力、拉力、壓力、衝力之連桿，曲柄之運動傳達方式，

稱為 (A)直接接觸剛體連接物 (B)間接接觸剛體連接物 (C)直

接接觸撓性連接物 (D)間接接觸撓性連接物。

（ B ）11. 構成一鏈，最少需要幾根連桿？ (A)2 (B)3 (C)4 (D)5。

（ B ）12. 常用於 CNC 工具機之滾珠螺紋，其滾珠與螺紋槽間之接觸方式為

(A)迴轉對 (B)高對 (C)低對 (D)滑動對。

（ C ）13. 下列敘述何者錯誤？ (A)機構中之機件具確切之相對運動 (B)

機械是由機構組合而成 (C)圓柱在平面上滾動之運動為迴轉對

(D)活塞在汽缸內之運動為滑動對。

（ C ）14. 下列何種對偶為高對？ (A)滑動對 (B)迴轉對 (C)齒輪對 (D)

螺旋對。

＊（ C ）15. 機械上有用的機構，至少需要 (A)二連桿 (B)三連桿 (C)四連

桿 (D)五連桿。

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（ B ）16. 活塞在汽缸內作相對的往復運動是屬於 (A)高對 (B)滑動對

(C)迴轉對 (D)螺旋對。

（ D ）17. 下列運動鏈中，何者為固定鏈？

(A) (B) (C) (D)

。

（ C ）18. 凡二機件為面接觸者，且兩機件間同時具有直線與迴轉運動者，

稱為 (A)滑動對 (B)迴轉對 (C)螺旋對 (D)高對。

（ B ）19. 下列有關低對與高對之敘述，何者正確？ (A)滑動對為高對 (B)

迴轉對為低對 (C)螺旋對為高對 (D)齒輪為低對。

＊（ C ）20. 在判斷運動鏈時，P 為對偶數，N 為連桿數，當 P＜3

2Ｎ－2 時，

則該鏈為 (A)呆鏈 (B)拘速鏈 (C)無拘束鏈 (D)固定鏈。

二、填充題

1. 構成機械的最基本元素是 機件 。

2. 機械為一個或多個 機構 之組合體。

3. 凡能傳達力量，產生或約束運動之堅固機件，稱為 連桿 。

4. 最常見的撓性傳動方式有皮帶傳動及 鏈條傳動 。

5. 機件之對偶，若點或線之接觸者稱為 高 對。

6. 螺旋對為 低 對，而滾珠軸承之滾珠和接觸面為 高 對。

7. 在一機構中，若兩機件互相接觸，並產生相對運動者，稱為 對偶 。

8. 由若干連桿與若干運動對集合而成的連鎖系統，稱為 運動鏈 。

9. 欲構成拘束運動鏈至少需要 4 根連桿，若拘速運動鏈的連桿數目為 8，則

所需對偶數目為 10 。

解析：拘速運動鏈所需對偶數目為：P＝3

2N－2＝

3

2×8－2＝10

10. 機件之組合如果用以傳遞運動或改變運動方式稱之為 機構 ，必為一種

拘束 運動鏈。

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三、問答題

1. 試述機件、機構與機械的定義。

答：(1) 機件：機件常稱為機械元件，是構成機械的最基本元素，如連桿、軸承、

螺栓、彈簧、鏈條等。

(2) 機構：機構是由若干機件聯結組合，當其中一機件運動時，其餘機件可

產生預期的相對運動或拘束運動，但不一定作功，例如內燃機中之曲柄、

連桿、活塞及汽缸之機件組合。

(3) 機械：機械是一個或多個機構的組合體，除了能傳達力量與運動外，並

能將輸入的各種能量變成有用的功，如汽車、飛機、縫紉機、洗衣機、

冷氣機、自行車及各種工作母機等。

2. 構成機械必須具備哪些條件？

答：機械必須具備下列四個條件：

(1) 必為一個或多個機構之組合體。

(2) 組成之各部分機件常被視為剛體。

(3) 組成之各部分機件間必有一定之相對運動或拘束運動。

(4) 組成之各部分機件可把所接受之能量變成有效的功。

3. 機構與機械有何區別？試說明。

答：(1) 兩者相異之點

○1 機構僅能傳達運動，不一定作功；機械能傳達運動與力而作功。

○2 機械常見一系列機構的組合，但機構則不一定是一部機械。

(2) 兩者相同之點

○1 機構與機械的各機件間，均能維持一定的相對運動或拘束運動。

○2 機構與機械均係由一個固定機件與一個或多個以上之活動機件所組成。

4. 常用機件的種類有哪些？並各舉二例。

答：常用的機件大致分為下列五種：

(1) 固定機件：用以導引或限制機件之運動，如軸承、機架導槽及襯套。

(2) 連結機件：用以連結各機件，藉以達成所需之機件組合體，如鉚釘、銷、

鍵、螺栓及螺帽。

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(3) 控制機件：用以緩衝振動或傳達力量，如彈簧、制動器及離合器。

(4) 傳動機件：用於傳達運動或動力，又稱活動機件，如軸、齒輪、凸輪、

導螺桿、汽缸中之活塞。

(5) 流體機件：用於傳輸液體或氣體者，如管件及閥。

5. 運動之傳達方式可分為哪幾種？試說明。

答：(1) 直接接觸傳動

○1 滑動接觸：兩機件在接觸點彼此有相對速度，而發生滑動現象之傳動

者，如齒輪、凸輪。

○2 滾動接觸：兩機件在接觸點彼此之相對速度等於零，也就是沒有發生

滑動現象之傳動者，如摩擦輪。

(2) 藉中間連接物傳動

○1 剛體中間連接物：如連桿，能傳送推力及拉力。

○2 撓性中間連接物：如皮帶、繩子、鏈條等，僅能傳送拉力，不能傳送

推力。

○3 流體中間連接物：如水壓機之水、油壓機之油，僅能傳送推力，不能

傳送拉力。

6. 何謂低對？何謂高對？有何應用實例。

答：(1) 低對：係兩機件間以面相接觸者，低對又可分為三種：

○1 滑動對：兩機件間僅作平移往復運動者，如車床尾座於床軌運動、活

塞在汽缸內之往復運動。

○2 迴轉對：兩機件間僅作迴轉運動者，如軸與軸承之運動。

○3 螺旋對：兩機件間同時具有平移與迴轉運動，如螺栓與螺帽之運動。

(2) 高對：係兩機件間以點或線接觸者，如滾珠軸承、滾柱、平板凸輪、摩

擦輪、齒輪及火車車輪與鐵軌之運動。

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