【3D列印】奇狐的特殊機構設計（2023/12/12 更新）

前言

　　這篇文章是寫給對機構學有一定基礎的人，文中擷取了我在 Youtube 頻道 中設計並 3D 列印出來的「特殊」機構，並加上說明讓對這些機構有興趣的人，能稍稍了解其中的奧妙，若有疑問的話也能進行討論。

　　回歸正傳，機構學在大學機械系是必修課，旨在專研各個機件彼此間的運動。但等到畢業後，我才發現真正活用的機會很少，可是機構學真的很有趣，也是自十九世紀工業革命的推手（連桿直線機構），甚至到二十一世紀仍有新奇設計誕生（抽屜離合器）。而我想要分享這個快樂的話，勢必要讓機構能實際動起來，最好能在手中把玩，所以才設計成能輕鬆 3D 列印出來的形式。

　　以下開始介紹，如要觀看所有影片的話，請至我的 Youtube 頻道。

鍵盤平移機構

• 類型：連桿、凸輪
• 原理：使用導槽與倒置凸輪驅動鍵盤移動與暫停。
• 想法來源：IBM ThinkPad 701c

關鍵的倒置凸輪機件，讓紅色鍵盤能暫停。

凸輪自定心中心架

• 類型：連桿、凸輪
• 原理：利用平移凸輪控制三圓柱的移動量，確保達到自定心的功能。自定心的意思為不管圓的直徑為何，該夾持圓圓心的位置始終不變。

同節圓、同壓力角、不同模數齒輪

• 類型：齒輪
• 原理：演示不同模數的齒形與其嚙合情形。其實在只有模數不同的情形下，這些齒形輪廓其實都一樣，只差在齒厚、齒冠和齒根長度的不同而已。

機構說明

同模數、同節圓、同壓力角、不同變位係數齒輪

• 類型：齒輪
• 原理：觀察變位係數與齒形嚙合關係。左方正變位係數的齒形會變高變胖，而右方負變位係數的齒形會變矮變瘦。由於調整變位係數會影響到兩齒輪的中心距，所以在此案例中，設計成同變位係數的齒形相互嚙合，則中心距不會受到影響。

機構說明

放映機進爪機構

• 類型：連桿、凸輪、齒輪
• 原理：藉二齒輪嚙合的動作與其表面的圓柱，讓固定在圓柱的連桿產生特定運動，進而在前方的耦桿點有下壓、後移、上升的連續進爪動作。其中特別的是，連桿中有特別設計的凸輪曲線，可讓耦桿點產生絕對直線。
• 想法來源：唐文聰，2001，圖解機構辭典，第211頁，28.44例，全華科技圖書，台北

長形孔齒輪齒條

• 類型：齒輪
• 原理：純測試非圓孔齒輪的嚙合情形，蠻有趣的。

長孔齒輪齒條

雙平移凸輪

• 類型：連桿、凸輪
• 原理：藉由特別設計的凸輪曲線，讓粉紅色的平移桿件產生特定的位移曲線。其中關鍵的是粉紅色（輸出桿）與黃色（輸入桿）的相對位置，係由灰色圓銷、黃色桿件的長孔與藍色不動件的特殊曲線決定，而此機構就難在如何得到三個桿件的相互關係。

大偏移量擺線齒輪

• 類型：擺線機構（凸輪）
• 原理：如果不知道擺線減速機的讀者，請至此網站閱讀。大偏移量擺線齒輪中，圓銷繞行的方式與一般的擺線齒輪不同，讓前者的運動傳遞較後者確實。

齒輪平移鎖定機構

• 類型：連桿、齒輪
• 原理：藉齒輪嚙合的特性實現該機構。齒輪嚙合時，需保持一定的間距，這讓機構可以藉齒輪產生類似滑動對的效果。若再加上齒條，則能增加鎖定的機制。

結語

　　以上是我擷取頻道影片的內容，若有疑問或是對頻道中其他影片有疑問也可一起討論。此清單會不定期更新。