新型桌上型电脑萤幕支架静力平衡机构ANewStaticallyBalancing.pdf

2013 全國技專校院學生實務專題製作競賽 研究成果報告書 新型桌上型電腦螢幕支架靜力平衡機構 A New Statically Balancing Mechanism for Desktop Monitor Stands 參賽類群：英文代碼 A 機械與動力機械 類群 編號：由主辦單位編列( ) 中華民國 102 年 3 月 27日 新型桌上型電腦螢幕支架靜力平衡機構 A New Statically Balancing Mechanism for Desktop Monitor Stands 摘要 計確實可使螢幕在設定運動範圍內保持靜 桌上型電腦螢幕支架是一種用來支撐 力平衡，驗證本新型設計之可行性。 桌上型電腦螢幕重量的裝置，其內部的靜 力平衡機構，可輔助電腦螢幕在不同位置 上皆能保持靜止，即處於靜力平衡狀態。 一般而言，桌上型電腦螢幕支架的靜力平 衡機構分為兩種，一種是以凸輪搭配標準 彈簧的滑件機構，第二種則是以定力彈簧 為基礎的滑件機構。以凸輪為基礎的設計 構造簡單，但凸輪輪廓加工較麻煩；而以 (a)機構向量迴路 (b)位置 分析結果 定力彈簧為基礎的設計 ，零件加工組裝容 圖 2 運動分析 易，但定力彈簧需特製，製造成本較高。 本研究提出一種新型、適用於電腦螢 幕支架的連桿-滑件型靜力平衡機構 （如圖 1），該機構僅使用連桿、繩索與一般拉伸 彈簧，加工容易，價格低廉 。 圖 3 靜力平衡分析 (a)正視圖 (b)側視圖 圖 1 新型電腦螢幕支架靜力平衡機構設計概念 圖 4 最佳化設計 根據圖 1之設計概念，本研究陸續完 成新型機構之運動分析（圖 2 ）和靜力平 衡 分析 （圖3 ），並利用MATLAB電腦程 式，在最小化彈力常數的目標下，計算出 一組可達靜力平衡效果的機構最佳尺寸 圖（ 4 ）。最後，以該最佳尺寸為依據，繪 製新型設計之電腦CAD模型（圖 5(a) ）並 加工製作原型機（圖 5(b) ），最後裝配電腦 (a) Pro/E 組合圖 (b) 實體模型 螢幕進行測試。實驗結果顯示 ，本新型設 圖 5 原型機製作 1 一、前言 低。本研究並針對該新型機構進行運動分 析、靜力平衡分析、與最佳化設計，最後 靜力平衡機構 (statically balancing 製作一原型機，驗證了本設計的可行性。 mechanism)係指該機構受重力作用下，雖 然沒有任何外力支撐，卻能在任何構形下 二、文獻探討 皆處於靜力平衡狀態。靜力平衡機構之應 目前市面上的電腦螢幕支架靜力平衡 用在日常生活中隨處可見，如檯燈、水龍 機構主要有凸輪-滑件型與定力彈簧-滑件 頭、麥克風等。 型兩種，以下針對此兩種機構進行回顧，