機械系、機械工程系、電機系
成為工程師的第一步！
機械設計＝科學的思考＋組合元件的技術！
如何利用物理原理，
結合電子、材料的知識，
設計出會動的機械？
工程師必備能力！
從機構、結構、材料、元件，到迴路的設計！
融合力學、材料力學、數位電路，介紹各種機械零件與設計要點，最全面的機械設計入門書！
解決機械製造的疑難雜症！
國立台灣大學機械系副教授 劉霆 審訂
目錄
序..............................................................4
第1章 設計開始...9
1 關於設計...10
設計是以科學方式思考，以技術方式組合而成的...10
數位製作的浪潮正蜂擁而至...11
新生指導...14
2 機構設計...15
3 結構設計...16
4 材料設計...17
5 元件設計...18
機械元件...18
電子零件...19
6 迴路設計...20
專欄1 機械設計是科學嗎?...22
第2章 機構設計...23
1 機械運動...24
機械元件...24
運動的傳達...28
運動的變換...29
2 機構設計...31
將旋轉運動變換為往復運動的機構...31
設計課題1...31
往復滑塊曲柄機構的設計與製作...37
將旋轉運動變換為搖擺運動的機構...41
設計課題2...41
曲柄搖桿機構的設計與製作...47
3 各式各樣的機構...50
快回機構...50
蘇格蘭軛機構...50
日內瓦機構...51
司羅兩氏機構(Scott-Russell) ...51
泰奧楊森機構...52
第3章 結構設計...55
1 作用於材料的力...56
拉伸力...56
壓縮力...59
剪斷力...61
彎曲力...62
2 結構設計...64
材料應力-應變曲線圖...64
設計課題3...66
作用於樑的彎曲扭矩...69
截面係數與彎曲應力...71
探討改變秤方向時所施加的力...72
研討問題...74
關於應力集中...76
破壞力學...78
3結構的方法...80
作成三角形的結構...80
使應力不集中...82
椅子的設計...83
第4章 材料設計...85
1 材料性質...86
機械性質...86
電磁性質...96
2 金屬材料...98
鋼鐵材料...98
鋁材料...107
銅材料...111
鈦材料...114
3 塑膠材料...115
關於塑膠材料...115
塑膠材料的種類...115
複合材料...117
4 陶瓷材料...119
關於陶瓷材料...119
陶瓷材料的種類...119
專欄2 結構設計與材料設計...122
第5章 元件設計...123
1 機械元件...124
螺絲...124
齒輪...132
計算問題...140
皮帶與鏈條...141
軸承...144
聯軸器...149
彈簧...152
空氣壓縮機...155
2 電/電子零件...159
電阻...159
電容...161
線圈...162
二極體...163
電晶體...165
開關...167
感應器...170
馬達...172
螺線管(Solenoid) ...176
第6章 迴路設計...177
1 電的基本定律...178
歐姆定律...178
基爾霍夫定律...180
2 邏輯迴路...182
邏輯迴路的基礎... 182
邏輯運算...186
數位IC...188
半加法器...191
全加法器...192
3 序列控制...194
關於序列控制...194
序列圖與階梯圖...196
研討...202
4 反饋控制...204
關於反饋控制...204
控制系統的回應...206
PID控制...210
後記...215
索引...218
內文試閱
現在，世界正要發生巨大變化，物品製造也將在未來進行巨大改變。截至目前為止，一般人們身邊所使用的物品，大多是在工廠裡大量生產的製造品。然而，近年來所謂的”自造者或創客(Maker)” 不斷在增加，其不屬於大企業，而是以個人方式製造物品起家。以個人或少數人起家的公司，不必像以往一樣使用花費很高的模具，就可藉由3D列印等方式，實現只有數百張或數千張訂單之1人工廠。假使是1人設計，也是有辦法找到能夠實現這種想法的夥伴，並將其連結至大量生產。
從以前就有自己製作自己的物品，即所謂”Do it yourself”的人。另一方面，過去幾年普遍流行的想法是”Do it with others”，其並非指自己單獨做出自己的物品，而是與同伴一起做出的物品的方式，在世界的某個角落也正進行著互相擁有製作方法這類的事情。
近年來，國際上有個稱作「Fablab」的市民工坊的網路正在蔓延開來。那裡存在有多樣化的工作機械，從數位到類比的都有，所以能夠進行各式各樣的物品製造。數位製造實驗室所推行的並非只是製造物品而已，各式各樣的人聚集於此，也並非只是消費者，而是想成為能夠自行生產的生活者，所以這裡形成了一種文化，這種文化就是人們可以自行製造物品，在使用的過程中進行改良，甚至壞了也能修復。依照數位製造實驗室的使用人數增加的情況來看，物品製造或設計的過程有可能會進行根本的革新。
也就是說，目前為止還沒有像那樣從事物品製造的人，所以想要從頭開始從事物品製造的人將會遇到許多困難。而且，”在哪裡學物品製造會比較ࣲ9 ; &# 6 3 ; &# 8 2 2 1 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 3 2 ; &# 2 0 0 6 3 ; &# 2 6 3 7 7 ; &# 3 6 8 8 9 ; &# 2 7 1 7 1 ; &# 1 9 9 8 1 ; &# 3 0 6 9 3 ; &# 2 5 1 5 2 ; &# 2 5 5 1 4 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 2 0 1 5 4 ; &# 2 1 5 4 3 ; &# 3 3 ; b r / > &# 5 0 ; &# 4 8 ; &# 4 8 ; &# 5 6 ; &# 2 4 1 8 0 ; &# 2 5 1 0 5 ; &# 2 2 9 9 6 ; &# 3 5 3 5 1 ; &# 3 1 1 8 5 ; &# 2 3 4 1 6 ; &# 3 0 5 2 4 ; &# 2 6 0 3 2 ; &# 2 6 3 6 0 ; &# 2 3 5 5 9 ; &# 1 2 3 0 2 ; &# 2 4 4 7 8 ; &# 2 2 5 2 2 ; &# 3 0 9 9 0 ; &# 2 3 4 1 6 ; &# 2 7 2 3 1 ; &# 2 6 8 0 0 ; &# 2 4 0 3 7 ; &# 3 1 2 4 3 ; &# 1 2 3 0 3 ; &# 1 9 9 6 8 ; &# 2 6 3 6 0 ; &# 2 0 9 8 6 ; &# 2 9 2 5 6 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 2 0 0 0 6 ; &# 1 9 9 8 8 ; &# 2 4 4 5 6 ; &# 2 4 8 6 3 ; &# 3 5 6 1 3 ; &# 2 3 4 2 7 ; &# 3 3 0 2 1 ; &# 2 0 8 7 7 ; &# 2 9 2 5 6 ; &# 3 0 3 3 2 ; &# 3 4 8 9 2 ; &# 1 2 2 9 0 ; &# 2 6 4 1 2 ; &# 2 6 3 6 0 ; &# 2 0 0 3 5 ; &# 2 4 3 1 0 ; &# 3 2 3 9 6 ; &# 2 1 0 6 9 ; &# 2 6 4 1 2 ; &# 3 3 8 7 9 ; &# 2 0 3 1 6 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 3 0 4 4 6 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 2 2 3 1 2 ; &# 2 1 2 9 5 ; &# 3 8 5 9 8 ; &# 2 9 2 8 9 ; &# 2 1 6 9 7 ; &# 3 5 0 6 9 ; &# 3 6 8 9 6 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 2 2 5 2 2 ; &# 3 0 9 9 0 ; &# 3 0 6 9 3 ; &# 3 5 6 7 2 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 2 9 9 9 2 ; &# 2 0 1 9 7 ; &# 2 3 5 6 5 ; &# 2 9 2 8 9 ; &# 2 1 6 9 7 ; &# 3 5 0 6 9 ; &# 3 6 8 9 6 ; &# 2 0 3 1 6 ; &# 2 0 9 8 6 ; &# 2 6 3 5 6 ; &# 2 3 5 2 6 ; &# 3 8 5 5 5 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 3 6 0 0 2 ; &# 2 9 5 6 3 ; &# 1 2 2 9 0 ; &# 2 6 4 1 2 ; &# 2 6 3 6 0 ; &# 2 6 4 1 2 ; &# 3 3 8 7 9 ; &# 8 2 2 1 ; &# 6 8 ; &# 1 1 1 ; &# 3 2 ; &# 1 0 5 ; &# 1 1 6 ; &# 3 2 ; &# 1 1 9 ; &# 1 0 5 ; &# 1 1 6 ; &# 1 0 4 ; &# 3 2 ; &# 1 1 1 ; &# 1 1 6 ; &# 1 0 4 ; &# 1 0 1 ; &# 1 1 4 ; &# 1 1 5 ; &# 8 2 2 1 ; &# 2 0 0 4 3 ; &# 3 1 9 3 4 ; &# 3 1 0 7 0 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 2 4
成為工程師的第一步！
機械設計＝科學的思考＋組合元件的技術！
如何利用物理原理，
結合電子、材料的知識，
設計出會動的機械？
工程師必備能力！
從機構、結構、材料、元件，到迴路的設計！
融合力學、材料力學、數位電路，介紹各種機械零件與設計要點，最全面的機械設計入門書！
解決機械製造的疑難雜症！
國立台灣大學機械系副教授 劉霆 審訂
目錄
序..............................................................4
第1章 設計開始...9
1 關於設計...10
設計是以科學方式思考，以技術方式組合而成的...10
數位製作的浪潮正蜂擁而至...11
新生指導...14
2 機構設計...15
3 結構設計...16
4 材料設計...17
5 元件設計...18
機械元件...18
電子零件...19
6 迴路設計...20
專欄1 機械設計是科學嗎?...22
第2章 機構設計...23
1 機械運動...24
機械元件...24
運動的傳達...28
運動的變換...29
2 機構設計...31
將旋轉運動變換為往復運動的機構...31
設計課題1...31
往復滑塊曲柄機構的設計與製作...37
將旋轉運動變換為搖擺運動的機構...41
設計課題2...41
曲柄搖桿機構的設計與製作...47
3 各式各樣的機構...50
快回機構...50
蘇格蘭軛機構...50
日內瓦機構...51
司羅兩氏機構(Scott-Russell) ...51
泰奧楊森機構...52
第3章 結構設計...55
1 作用於材料的力...56
拉伸力...56
壓縮力...59
剪斷力...61
彎曲力...62
2 結構設計...64
材料應力-應變曲線圖...64
設計課題3...66
作用於樑的彎曲扭矩...69
截面係數與彎曲應力...71
探討改變秤方向時所施加的力...72
研討問題...74
關於應力集中...76
破壞力學...78
3結構的方法...80
作成三角形的結構...80
使應力不集中...82
椅子的設計...83
第4章 材料設計...85
1 材料性質...86
機械性質...86
電磁性質...96
2 金屬材料...98
鋼鐵材料...98
鋁材料...107
銅材料...111
鈦材料...114
3 塑膠材料...115
關於塑膠材料...115
塑膠材料的種類...115
複合材料...117
4 陶瓷材料...119
關於陶瓷材料...119
陶瓷材料的種類...119
專欄2 結構設計與材料設計...122
第5章 元件設計...123
1 機械元件...124
螺絲...124
齒輪...132
計算問題...140
皮帶與鏈條...141
軸承...144
聯軸器...149
彈簧...152
空氣壓縮機...155
2 電/電子零件...159
電阻...159
電容...161
線圈...162
二極體...163
電晶體...165
開關...167
感應器...170
馬達...172
螺線管(Solenoid) ...176
第6章 迴路設計...177
1 電的基本定律...178
歐姆定律...178
基爾霍夫定律...180
2 邏輯迴路...182
邏輯迴路的基礎... 182
邏輯運算...186
數位IC...188
半加法器...191
全加法器...192
3 序列控制...194
關於序列控制...194
序列圖與階梯圖...196
研討...202
4 反饋控制...204
關於反饋控制...204
控制系統的回應...206
PID控制...210
後記...215
索引...218
內文試閱
現在，世界正要發生巨大變化，物品製造也將在未來進行巨大改變。截至目前為止，一般人們身邊所使用的物品，大多是在工廠裡大量生產的製造品。然而，近年來所謂的”自造者或創客(Maker)” 不斷在增加，其不屬於大企業，而是以個人方式製造物品起家。以個人或少數人起家的公司，不必像以往一樣使用花費很高的模具，就可藉由3D列印等方式，實現只有數百張或數千張訂單之1人工廠。假使是1人設計，也是有辦法找到能夠實現這種想法的夥伴，並將其連結至大量生產。
從以前就有自己製作自己的物品，即所謂”Do it yourself”的人。另一方面，過去幾年普遍流行的想法是”Do it with others”，其並非指自己單獨做出自己的物品，而是與同伴一起做出的物品的方式，在世界的某個角落也正進行著互相擁有製作方法這類的事情。
近年來，國際上有個稱作「Fablab」的市民工坊的網路正在蔓延開來。那裡存在有多樣化的工作機械，從數位到類比的都有，所以能夠進行各式各樣的物品製造。數位製造實驗室所推行的並非只是製造物品而已，各式各樣的人聚集於此，也並非只是消費者，而是想成為能夠自行生產的生活者，所以這裡形成了一種文化，這種文化就是人們可以自行製造物品，在使用的過程中進行改良，甚至壞了也能修復。依照數位製造實驗室的使用人數增加的情況來看，物品製造或設計的過程有可能會進行根本的革新。
也就是說，目前為止還沒有像那樣從事物品製造的人，所以想要從頭開始從事物品製造的人將會遇到許多困難。而且，”在哪裡學物品製造會比較ࣲ9 ; &# 6 3 ; &# 8 2 2 1 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 3 2 ; &# 2 0 0 6 3 ; &# 2 6 3 7 7 ; &# 3 6 8 8 9 ; &# 2 7 1 7 1 ; &# 1 9 9 8 1 ; &# 3 0 6 9 3 ; &# 2 5 1 5 2 ; &# 2 5 5 1 4 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 2 0 1 5 4 ; &# 2 1 5 4 3 ; &# 3 3 ; b r / > &# 5 0 ; &# 4 8 ; &# 4 8 ; &# 5 6 ; &# 2 4 1 8 0 ; &# 2 5 1 0 5 ; &# 2 2 9 9 6 ; &# 3 5 3 5 1 ; &# 3 1 1 8 5 ; &# 2 3 4 1 6 ; &# 3 0 5 2 4 ; &# 2 6 0 3 2 ; &# 2 6 3 6 0 ; &# 2 3 5 5 9 ; &# 1 2 3 0 2 ; &# 2 4 4 7 8 ; &# 2 2 5 2 2 ; &# 3 0 9 9 0 ; &# 2 3 4 1 6 ; &# 2 7 2 3 1 ; &# 2 6 8 0 0 ; &# 2 4 0 3 7 ; &# 3 1 2 4 3 ; &# 1 2 3 0 3 ; &# 1 9 9 6 8 ; &# 2 6 3 6 0 ; &# 2 0 9 8 6 ; &# 2 9 2 5 6 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 2 0 0 0 6 ; &# 1 9 9 8 8 ; &# 2 4 4 5 6 ; &# 2 4 8 6 3 ; &# 3 5 6 1 3 ; &# 2 3 4 2 7 ; &# 3 3 0 2 1 ; &# 2 0 8 7 7 ; &# 2 9 2 5 6 ; &# 3 0 3 3 2 ; &# 3 4 8 9 2 ; &# 1 2 2 9 0 ; &# 2 6 4 1 2 ; &# 2 6 3 6 0 ; &# 2 0 0 3 5 ; &# 2 4 3 1 0 ; &# 3 2 3 9 6 ; &# 2 1 0 6 9 ; &# 2 6 4 1 2 ; &# 3 3 8 7 9 ; &# 2 0 3 1 6 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 3 0 4 4 6 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 2 2 3 1 2 ; &# 2 1 2 9 5 ; &# 3 8 5 9 8 ; &# 2 9 2 8 9 ; &# 2 1 6 9 7 ; &# 3 5 0 6 9 ; &# 3 6 8 9 6 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 2 2 5 2 2 ; &# 3 0 9 9 0 ; &# 3 0 6 9 3 ; &# 3 5 6 7 2 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 2 9 9 9 2 ; &# 2 0 1 9 7 ; &# 2 3 5 6 5 ; &# 2 9 2 8 9 ; &# 2 1 6 9 7 ; &# 3 5 0 6 9 ; &# 3 6 8 9 6 ; &# 2 0 3 1 6 ; &# 2 0 9 8 6 ; &# 2 6 3 5 6 ; &# 2 3 5 2 6 ; &# 3 8 5 5 5 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 3 6 0 0 2 ; &# 2 9 5 6 3 ; &# 1 2 2 9 0 ; &# 2 6 4 1 2 ; &# 2 6 3 6 0 ; &# 2 6 4 1 2 ; &# 3 3 8 7 9 ; &# 8 2 2 1 ; &# 6 8 ; &# 1 1 1 ; &# 3 2 ; &# 1 0 5 ; &# 1 1 6 ; &# 3 2 ; &# 1 1 9 ; &# 1 0 5 ; &# 1 1 6 ; &# 1 0 4 ; &# 3 2 ; &# 1 1 1 ; &# 1 1 6 ; &# 1 0 4 ; &# 1 0 1 ; &# 1 1 4 ; &# 1 1 5 ; &# 8 2 2 1 ; &# 2 0 0 4 3 ; &# 3 1 9 3 4 ; &# 3 1 0 7 0 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 2 4