漸開線直齒錐形齒輪齒根應力之量測與分析

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蕭嘉峰(Chia-Feng Hsiao) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

漸開線直齒錐形齒輪齒根應力之量測與分析

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摘要(中)

漸開線錐形齒輪為圓柱齒輪之一種，其在空間中具有多種組裝形式，且能應用於小軸交角之場合，並具有組裝敏感度低、加工方便、容易控制背隙等優點。其平行軸之配置，又可達到線負荷之設計，符合現今工業上重負載、高精度之傳動需求。
過去對於錐形齒輪之研究，多侷限於理論、製造與量測之上。由於齒根之強度，為齒輪選用上之重要依據，故本文以直齒錐形齒輪為目標，藉由實驗的操作，在線負荷的條件下，於不同接觸位置，以應變規量測齒根應力之大小，並與有限元素法（FEM）所得之結果做比較。
在齒形方向上，應力集中的趨勢顯示，Hofer 30°切線點的理論，可用於直齒錐形齒輪的法向截面上，求取過渡曲線上最大應力點之位置。同時在齒面寬方向上，其整體應力的表現，亦與有限元素分析所得之結果相去不遠，交互驗證了彼此結果的正確性。

關鍵字(中)

★ 錐形齒輪
★ 齒根應力
★ 應變規
★ 實驗
★ 有限元素法

關鍵字(英)

★ FEM

論文目次

摘要 I
誌謝 II
表目錄 VI
圖目錄 VII
第1章緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 齒輪齒根應力 6
1.3 研究目的 8
第2章研究方法 9
2.1 齒根應力之實驗量測與數值分析 9
2.2 齒根承載強度計算基本理論 10
2.3 齒根之應力與應變 12
第3章齒根應力的量測 15
3.1 實驗設備的設計原理 15
3.2 實驗裝置 17
3.2.1 實驗齒輪的設計參數 17
3.2.2 實驗設備本體 21
3.2.3 負載與應力感測器 26
3.2.4 數據讀取儀器 30
3.3 荷重與應變的量測 31
3.3.1 惠司通電橋之應用 31
3.3.2 應變規應力的轉換 34
3.3.3 荷重元量測值的轉換 34
3.3.4 監控與記錄程式 35
3.3.5 應變規位置的規劃與標定 38
3.4 實驗規劃與進行 41
3.4.1 負荷位置 41
3.4.2 施力大小 42
3.4.3 實驗流程 43
第4章錐形齒輪的有限元素計算 47
4.1 FEM模型的建立方式 47
4.2 FEM模型邊界條件的設定 48
4.2.1 施力條件 48
4.2.2 材料特性與拘束條件 53
第5章實驗量測結果與FEM模擬之比較 54
5.1 實驗數據整理與分析 54
5.2 結果與討論 55
5.2.1 齒形方向 55
5.2.2 齒面寬方向 56
第6章結論與展望 61
6.1 結論 61
6.2 未來展望 61
參考文獻 63
附錄A Load Cell出廠校正證書 67
附錄B 齒形方向與齒面寬方向之完整量測數據 68

參考文獻

參考文獻
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指導教授

蔡錫錚(Shyi-Jeng Tsai)

審核日期

2004-7-19

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