博碩士論文 110323018 詳細資訊




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姓名 黃士芳(Shih-Fang Huang)  查詢紙本館藏   畢業系所 機械工程學系
論文名稱 具ETE齒廓諧波齒輪設計及強力刮齒加工方法之研究
(A Study on Gear Design and Power Skiving Methods for Harmonic Drives with ETE Tooth Profile)
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摘要(中) 諧波減速機具有減速比高且體積小之優點,應用於航太、自動化機械、醫療等產業,其中,諧波齒輪扮演著影響性能的重要角色,故本文將針對諧波齒輪之齒形,提出新穎之 ETE (Ellipse arc-Tangent line-Ellipse arc)諧波齒輪齒形設計方法,此齒形設計方法涵蓋 CTC (Circular arc-Tangent line-Circular arc)齒形齒廓但不限於此,故可使齒形之設計更具彈性,進而有效改善諧波減速機之傳動性能,並應用 FEM-MBD (Finite Element Method-Multi-Body Dynamics)雙向耦合模擬各齒廓參數之傳動誤差及柔輪齒面應力,比較其性能差異。考量到諧波齒輪加工方法,因強力刮齒加工方法具有高加工效率且能夠加工內齒輪及外齒輪之優點,故本文將應用強力刮齒作為加工方法,其中,強力刮齒刀具將由諧波齒輪齒廓反推出強力刮齒刀齒廓,即可使用此刀具切出理想之諧波齒輪,並考量強力刮齒刀具之齒形加工,亦從強力刮齒刀齒廓反出滾齒刀之截面齒廓,即可應用成熟之滾齒刀技術加工出強力刮齒刀理想齒形,本文考量到機台加工之運動,建立強力刮齒刀加工諧波齒輪之數學模型,並由調整齒條刀之齒廓參數進行齒廓冠狀修整,以及調整機台運動參數達成齒長方向之修形。最後,本文將通過數值範例將驗證強力刮齒加工數學模型之正確性,並比較 CTC 與 ETE 之模擬結果。
摘要(英) Harmonic drive is a compact and high gear reduction ratio used in industries such as aerospace, automation, medical etc. The harmonic gear is the key component influencing the performance. Therefore, this paper proposes a novel tooth profile design method called ETE (Ellipse arc-Tangent line -Ellipse arc) tooth profile for harmonic gears. This design method includes the CTC (Circular arc-Tangent line-Circular arc) tooth profile, as the circle is a special case of ellipse. This design approach enhances the flexibility of tooth profile design, effectively improving the transmission performance of the harmonic drive. In this study, the FEM-MBD (Finite Element Method-Multi-Body Dynamics) simulation is used to analyze the transmission errors and flex spline tooth surface stresses of various tooth profiles to evaluate performance differences. Due to the high efficiency and the capability to process both internal and external gears, power skiving was chosen as the production technology for harmonic gears. The power skiving tool is derived from the tooth profile of the harmonic gear, enabling the production of ideal harmonic gears using this tool. Furthermore, considering the tooth profile generation of the power skiving tool. The cross-sectional profile of the hob is derived from the tooth profile of the power skiving tool, enabling the production of ideal power skiving profile using this tool. The paper describes the machine tool motion for power skiving in the gear manufacturing process. The tooth profile parameters of the hob are adjusted to achieve crowning along the tooth profile direction, and the machine tool motion parameters are adjusted to modify the tooth length direction. Finally, numerical examples in this paper will verify the accuracy of the mathematical model for power skiving and compare the simulation results between CTC and ETE tooth profiles.
關鍵字(中) ★ 諧波齒輪
★ 強力刮齒
★ 齒形設計
★ 齒面修形
★ 雙向耦合
關鍵字(英) ★ Harmonic Drive
★ Power Skiving
★ Gear Profile Design
★ Gear Modification
★ FEM-MBD
論文目次 目錄
摘要 i
ABSTRACT ii
謝誌 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 xiv
參數符號表 xvi
第1章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 4
1-3 研究目的 10
1-4 論文架構 10
第2章 諧波齒輪數學模型之建立 11
2-1 前言 11
2-2 ETE齒條數學模型之建立 12
2-3 柔輪數學模型之建立 18
2-4 波產生器數學模型之建立 21
2-5 剛輪數學模型之建立 24
第3章 強力刮齒刀數學模型之建立 33
3-1 前言 33
3-2 強力刮齒刀加工柔輪之數學模型建立 34
3-2-1 假想齒輪數學模型之建立 34
3-2-2 強力刮齒刀數學模型之建立 40
3-2-3 齒條刀數學模型之建立 46
3-3 強力刮齒刀加工剛輪之數學模型建立 50
3-3-1 假想齒輪數學模型之建立 50
3-3-2 強力刮齒刀數學模型之建立 56
3-3-3 齒條刀數學模型之建立 61
3-4 總結 65
第4章 加工諧波齒輪數學模型之建立 66
4-1 前言 66
4-2 建立強力刮齒刀創成諧波齒輪之泛用座標系統 67
4-3 建立CNC多軸機座標系統 71
4-4 諧波齒輪齒面修形之數學模型建立 74
4-4-1 齒廓修形 74
4-4-2 齒長修形 74
第5章 數值範例 77
5-1 數學模型計算數值範例 77
5-1-1 未修形之數值範例 77
5-1-2 齒廓修形之數值範例 91
5-1-3 齒長修形之數值範例 97
5-2 齒形模擬數值範例 112
5-2-1 模型建立 112
5-2-2 模擬數值結果 121
5-3 柔杯齒長修形模擬數值範例 136
5-3-1 未修形模型建立 136
5-3-2 未修形模擬數值結果 140
5-3-3 齒長修形之模型建立 142
5-3-4 齒長修形之模擬數值結果 147
第6章 總結與未來展望 150
6-1 總結 150
6-2 未來展望 152
參考文獻 153
作者簡介 155
參考文獻 [1]工業技術研究院,國產化機器人關鍵零組件技術。取自https://www.itri.org.tw/ListStyle.aspx?DisplayStyle=01_content&SiteID=1&MmmID=1036233376235770452&MGID=711043621031010710
[2]International Federation of Robotics, World Robotics Report: “All-Time High” with Half a Million Robots Installed in one Year, 2022. 取自https://ifr.org/ifr-press-releases/news/wr-report-all-time-high-with-half-a-million-robots-installed
[3]Harmonic Drive LLC, Reducer Catalog, 2021. 取自https://www.harmonicdrive.net/_hd/content/documents1/reducer_catalog.pdf
[4]Raab, A.: Einflussfaktoren für ein prozesssicheres Wälzschälen in der Produktion von Nutzfahrzeuggetrieben, 3. Fachseminar Wälzschälen, Daimler AG, Chemnitz, Tagungsband, 3. April 2019.
[5]Musser, C. W., Strain Wave Gearing, U.S. Patent No2906143, 1959.
[6]Harmonic Drive Systems Inc, The world of motion control transformed by a single invention. 取自https://www.hds.co.jp/english/development/hd_skill/c_w_musser/
[7]Kondo, K., & Takada, J., “Study on Tooth Profiles of the Harmonic Drive,” Journal of Mechanical Design, 112(1), 131, 1990. doi:10.1115/1.2912570.
[8]Ishikawa, S., Tooth Profile of Spline of Strain Wave Gearing, U.S. Patent No.4823638, 1989.
[9]Ishikawa, S., Flexing Contact Type Gear Drive of Non-Profile-Shifted Two-Circular-Arc Composite Tooth Profile, U.S. Patent No.5458023, 1995.
[10]辛洪兵,雙圓弧諧波齒輪滾齒刀,中華人民共和國專利,授權公告號CN101134256B,2010。
[11]陳毅恆,諧波齒輪傳動系統之有限元素分析,碩士論文,國立交通大學,2013。
[12]李東祐,諧波齒輪傳動系統之三維有限元素分析,碩士論文,國立交通大學,2014。
[13]黃彥明,波產生器對諧波齒輪性能影響之有限元素分析,碩士論文,國立交通大學,2017。
[14]林佑杰,諧波齒輪之輸出傳遞誤差及背隙誤差分析研究,碩士論文,國立台灣科技大學,2019。
[15]李昀浚,漸開線型圓柱齒輪之強力刮齒數學模式,碩士論文,國立台灣科技大學,2016。
[16]Litvin, F. L., and Fuentes, A., Gear Geometry and Applied Theory, Cambridge University Press. 2nd Edition, 2004.
[17]德國 Pittler-Power Skiving 齒輪旋風車削機-PV系列型錄。取自渼科斯國際企業有限公司(atmax-tech.com)
[18]Rogers, D. F., Mathematical elements for computer graphics, 1990.
[19]https://www.makeitfrom.com/material-properties/Normalized-4340-Ni-Cr-Mo-Steel
指導教授 吳育仁(Yu-Ren Wu) 審核日期 2023-7-27
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