單軸押出機減速機箱體系列化發展模式之研究

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杜醒雷(Hsing-Lei Tu) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

單軸押出機減速機箱體系列化發展模式之研究
(A study on developing the size ranges fo the gearbox housings for single screw extruder drives)

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摘要(中)

本論文之目的為研究押出機減速機箱體系列化發展模式，用以簡化產品開發流程、節省設計時間。根據此一模式，將可在不變更基本設計的條件下，使每一型箱體的強度或剛性保持相同的水準，以承受隨尺寸變化而增加的押出機推力。
在本研究中將押出機減速機分為小型及大型兩類，分別設計基本箱體以及建立3D模型，並定義箱體各尺寸參數名稱。而後依據相似性理論，以基本箱體為基礎發展系列箱體，經由有限元素分析之結果，確認系列箱體之發展是否符合相似性理論。
箱體分別根據應力相等或變形量相等的條件發展系列化尺寸。有限元素分析結果顯示，在等應力發展模式下，系列之各型箱體最大應力值極為接近；而在等變形發展模式下，系列之各型箱體最大變形量亦極為接近，此結果可證明相似性理論在系列化發展上的實用性。

摘要(英)

The aim of the thesis is to study the appropriate approach for developing the size ranges of the housing of the single-screw extruder drives, whereby two conditions are considered: the strength and the stiffness of the developed housings will remain the same correspondingly, namely “strength invariant” and “stiffness invariant” condition. By applying this approach the development of the gearbox housings can be simplified and the development time can be also reduced.
In the research the extruder drives are divided into two basic types: the small series and the large series. The basic design of the housing series is at first constructed as a parameterized 3D-CAD model for each type. The size ranges of the each housing types are developed with aid of the similarity laws under the condition “strength invariant” and “stiffness invariant” respectively. Finally the stress and the deflection of the developed housings, according to the corresponding condition, are analyzed through the FEM.
The FEA results show that the maximum principal stresses of the developed housings according to the “strength invariant” condition remain very close. The similar results are also found in the housing developed according to the “stiffness invariant” condition. From the results we can conclude that the similarity law is suitable for developing size ranges of the products.

關鍵字(中)

★ 有限元素分析
★ 系列化產品
★ 相似性理論
★ 單軸押出機減速機

關鍵字(英)

★ finite element analysis
★ series products
★ similarity laws
★ single-screw extruder drives

論文目次

摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XI
第1章緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的 4
第2章研究方法 6
2.1 相似理論與系列分級 6
2.1.1 相似性定理基本理論 6
2.1.2 標準數 9
2.1.3 系列分級之選擇 11
2.1.4 半相似性特性 12
2.2 系列化產品開發方法 13
2.2.1 基本程序 13
2.2.2 等應力發展模式 18
2.2.3 等變形發展模式 20
2.3 箱體剛性評估 22
2.3.1 最小平方法 22
2.3.2 箱體軸承座軸線偏差計算方法 26
第3章押出機減速機原始箱體設計 35
3.1 押出機減速機構造 35
3.1.1 小型押出機減速機內部構造 36
3.1.2 大型押出機減速機內部構造 38
3.2 箱體原始設計 41
3.2.1 小型箱體原始設計 41
3.2.2 大型箱體原始設計 43
3.3 箱體補強修正 44
3.3.1 小型箱體補強修正 45
3.3.2 大型箱體補強修正 48
3.4 尺寸參數之建立 49
3.4.1 小型箱體尺寸參數 49
3.4.2 大型箱體尺寸參數 52
第4章箱體有限元素計算 56
4.1 FEM模型之建立方式 56
4.2 FEM模型邊界條件的設定 59
4.2.1 施力條件 59
4.2.2 拘束條件 61
4.2.3 材料性質 62
4.3 元素切割數量對分析結果之評估 62
第5章押出機減速機箱體系列化發展 65
5.1 箱體承受止推力設定 65
5.1.1 小型箱體承受止推力設定 66
5.1.2 大型箱體承受止推力設定 70
5.2 小型箱體系列化參數建立 73
5.2.1 系列化參數建立 73
5.2.2 FEM初步分析結果 77
5.2.3 肋寬及肋厚參數關係 79
5.2.4 箱體與蓋板以不同發展模式組合 81
5.2.5 最終尺寸與分析結果 82
5.3 大型箱體系列化參數建立 83
5.3.1 系列化參數建立 83
5.3.2 FEM分析結果 86
5.3.3 等變形相似性發展誤差原因探討 88
第6章結論與展望 93
6.1 結論 93
6.2 未來展望 94
參考文獻 95
附錄A 小型箱體內部配置圖 97
附錄B 大型箱體內部配置圖 98
附錄C 小型箱體參數名稱圖 101
附錄D 大型箱體參數名稱圖 103

參考文獻

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2. http://www.extrudex.de/
3. Sumitomo Paramax SEC Series Extruder Drives型錄
4. PIV Drives－POSIREX / POSIREX I型錄，http://www.piv-drives.com/
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6. 蔡錫錚，機器元件設計講義，中央大學機械工程學系，http://cedesign.me.ncu.edu.tw/medesign/course/ME/index.htm
7. Shunmugam. M.S., On assessment of geometric errors, International Journal of Production Research,24(1986) pp.413-425
8. Fischer, I.S., Dual-Number Methods in Kinematics, Statics and Dynamics. Boca Raton, CRC Press, 1998
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10. 陳朝光，王明庸，黃泰祥，機械設計製圖，高立圖書有限公司，台北，1997
11. 台塑重工標準型齒輪減速機設計基準FMS-D-10.53
12. 台塑重工標準型齒輪減速機設計基準FMS-D-10.54
13. 台塑重工標準型齒輪減速機設計基準FMS-D-35.04
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17. 陳長成、邱勤山、簡國雄、余永平，材料力學，文京圖書有限公司，台北，1994
18. 呂金河，線性代數導論，華泰書局，台北，1995
19. 楊璨朴，單軸押出機減速機系列產品之計算基輔助開發模式之研究，國立中央大學碩士論文，2004

指導教授

蔡錫錚(Shyi-Jeng Tsai)

審核日期

2007-1-16

推文