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研究生: 何惠雯
Hui-wen He
論文名稱: 古中國提水機械之機構分析
Mechanism Analysis of Water-lifting Machines in Ancient China
指導教授: 郭進星
Chin-hsing Kuo
口試委員: 鄧昭瑞
Geo-ry Tang
蕭國鴻
Kuo-hung Hsiao
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 111
中文關鍵詞: 提水機械機構簡圖機構與機器科學史
外文關鍵詞: Water-lifting machines, Kinematic diagrams, History of mechanism and machine science
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提水機械(Water-lifting machine)係一種可將水由低處帶至高處之機械裝置。由於古中國時期對於工藝技術並沒有相當重視,所以並未有一個明確的規範訂立出機構繪製方式、尺寸比例等要求。因此,在載有提水機械圖像的中國古籍中,常有機構繪製不明或標示錯誤的情形發生。本文針對古代自行發明與西方傳教士傳入的古中國提水機械進行機構分析,嘗試找出古籍中機構繪製不合理處,並提出合理的機構簡圖。首先,本研究將中國古籍與科學技術史書中載有提水機械之圖像,依機構類型進行分類。接著,以該分類為依據,依序對18種古中國自行發明與14種西方傳教士傳入中國的古代提水機械進行機構合理性研究,並將錯誤的圖示修改為正確的合理示意圖與機構簡圖。最後,針對古中國自行發展與西方傳教士傳入之古代提水機械之尺寸設計、動力來源、傳遞效能、省力目的等進行比較。
關鍵字:提水機械、機構簡圖、機構與機器科學史。


Water-lifting machine is an application of machinery used for conveying water from the lower positions to higher ones. In ancient China, since engineering technology was not as mature as in modern era, it is common that the mechanism drawings of water-lifting machines in ancient Chinese books were mistakenly represented. The purpose of this work is, therefore, to study and analyze the mechanism drawings of the water-lifting machines in ancient Chinese books and technology history books, trying to reason the rationality and redraw the kinematic diagrams of the machines if they were depicted questionably. First, based on the mechanism types, we classify the ancient Chinese water-lifting machines into two categories, i.e., those from original ancient Chinese inventions and the others recreations motivated by western technology. Then, we reason the rationality of the schematic diagrams of these ancient water-lifting machines, providing the reasonable kinematic drawings for those questionable mechanism drawings. Finally, we compare the designs in these two categories and identifying the differences between them in terms of sizing issue, actuation strategy, transmission efficiency and save effort, etc.
Keywords: Water-lifting machines, Kinematic diagrams, History of mechanism and machine science.

摘要 I ABSTRACT II 誌謝 IV 目錄 V 表目錄 VII 圖目錄 VIII 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 論文架構 6 第二章 古中國提水機械發展史 9 2.1 提水機械項目 10 2.2 古中國提水機械 10 2.3 西方傳入之古中國提水機械 31 第三章 古中國提水機械分類 50 分類方式 50 第四章 古中國提水機械之機構合理性分析 56 4.1 分析程序 56 4.2 繩索與槓桿型式分析 59 4.4 滑輪與鏈式型式分析 67 4.5 齒輪型式分析 76 4.6 其他型式分析 86 4.7 小結 87 第五章 古中國提水機械比較 88 5.1 西方傳入之古中國提水機械分析 88 5.1.1 鏈條與槓桿型式分析 88 5.1.2 曲柄與齒輪型式分析 92 5.1.3 臥輪與輪軸型式分析 97 5.1.4 水泵型式分析 100 5.2 中西方提水機械之差異 103 第六章 結論與展望 105 6.1 結論 105 6.2 未來展望 106 參考文獻 108 自述 111

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