臺灣博碩士論文加值系統

本文以液靜壓導螺桿及螺母為研究對象，使用毛細管節流器以及單向薄膜節流器，假設油腔壓力為定值，節流面壓力為線性分布，利用流阻網路法，建立液靜壓導螺桿油腔的流量平衡方程式，求解得到油腔之壓力；計算液靜壓導螺桿在不同軸向位移率下之軸向承載力及軸向剛度。本文探討改變油腔佔螺紋齒面面積大小及液靜壓導螺桿設計參數對液靜壓導螺桿承載及靜剛度之影響，分析結果顯示，欲使軸向承載力及軸向剛度提高，可將油腔佔螺紋齒面面積變大、使用螺紋節距大、根徑大以及螺紋角小之液靜壓導螺桿；相較之下，使用單向薄膜節流器較毛細管節流器造成的剛度較大，而且在特定壓力比時，可得到無限大剛度。

This paper studies the hydrostatic leading screw and screw nut, which compensated by capillary restrictor or single-action membrane restrictor. Assume the recess pressures are constant and the pressure distributions on the restriction surface are linear. Applying the flow-resistance-network method to establish the flow continuous equations for each recesses, we can solve the pressure distributions. Then we can calculate the axial loading capacity and axial static stiffness of the hydrostatic leading screw and screw nut under various axial displacement ratio. This study investigates the influence of various size of the recesses in thread tooth and design parameters to the performances of hydrostatic leading screw and screw nut. The analysis results show that we can increase the axial load capacity and axial static stiffness, by increasing the size of recesses in thread tooth, the screw pitch, and the screw nut root diameter or decreasing the screw-thread angle of the hydrostatic leading screw and screw nut. The axial load capacity and axial static stiffness of using single-action membrane restrictor is better than that of using capillary restrictor, and can get the infinite stiffness in the condition of some pressure ratio.

中文摘要 I
ABSTRACT II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
符號索引 IX
第一章 導論 1
1.1研究背景 1
1.2文獻回顧 1
1.3研究目的 3
1.4論文大綱 3
第二章 液靜壓導螺桿之分析方法 4
2.1液靜壓導螺桿分析方法 4
2.2液靜壓導螺桿之油膜厚度計算 5
2.3液靜壓導螺桿之油腔幾何轉換 7
2.4流阻網路法建立流量平衡方程式 8
2.4.1使用毛細管節流器 8
2.4.2使用單向薄膜節流器 11
2.5軸向承載力及軸向剛度計算 15
第三章 液靜壓導螺桿之設計條件分析 18
3.1設計分析條件 18
3.1.1梯型螺紋規格計算 18
3.1.2液靜壓導螺桿螺母油腔設計 19
3.1.3分析條件設定 19
3.2改變油腔大小計算軸向承載力及軸向剛度 20
3.3改變螺紋節距計算軸向承載力及軸向剛度 21
3.4改變螺母根徑計算軸向承載力及軸向剛度 21
3.5改變螺紋角計算軸向承載力及軸向剛度 21
3.6使用單向薄膜節流器計算軸向承載力及軸向剛度 22
第四章 結果與討論 23
4.1改變油腔面積大小之影響 23
4.2改變螺紋節距之影響 23
4.3改變螺母根徑之影響 25
4.4改變節流係數比較單向薄膜節流器及毛細管節流器之影響 26
第六章 結論 39
參考文獻 40
附錄A 42


圖目錄
圖2-1液靜壓導螺桿 4
圖2-2液靜壓導螺桿軸向位移及膜厚示意圖 5
圖2-3螺紋面上的油膜厚度轉換 6
圖2-4液靜壓導螺桿及螺母的螺齒幾何 7
圖2-5第r油區流量平衡 8
圖2-6單向薄膜節流器 11
圖2-7單油腔壓力分布示意圖 15
圖2-8軸向承載力示意圖 16
圖3-1公制梯形螺紋尺寸示意圖 18
圖3-2液靜壓導螺桿兩側油腔展開之幾何形狀示意圖 19
圖3-3油腔大小尺寸示意圖 20
圖4-1改變油腔大小，軸向位移率對壓力關係圖 31
圖4-2改變油腔大小，軸向位移率對軸向承載力關係圖 31
圖4-3改變油腔大小，軸向位移率對軸向剛度關係圖 31
圖4-4改變油腔大小，軸向承載力對應軸向剛度之關係圖 31
圖4-5不同螺紋節距下，軸向位移率對壓力關係圖 32
圖4-6不同螺紋節距下，軸向位移率對軸向承載力關係圖 32
圖4-7不同螺紋節距下，軸向位移率對軸向剛度關係圖 32
圖4-8不同螺紋節距下，軸向承載力對應軸向剛度之關係圖 32
圖4-9改變螺母根徑，軸向位移率對壓力關係圖 33
圖4-10改變螺母根徑，軸向位移率對軸向承載力關係圖 33
圖4-11改變螺母根徑，軸向位移率對軸向剛度關係圖 33
圖4-12改變螺母根徑，軸向承載力對應軸向剛度之關係圖 33
圖4-13改變螺紋角，軸向位移率對壓力關係圖 34
圖4-14改變螺紋角，軸向位移率對軸向承載力關係圖 34
圖4-15改變螺紋角，軸向位移率對軸向剛度關係圖 34
圖4-16改變螺紋角，軸向承載力對應軸向剛度之關係圖 34
圖4-17比較單向薄膜節流器以及毛細管節流器，軸向位移率對軸向承載關係圖 35
圖4-18比較單向薄膜節流器以及毛細管節流器，軸向位移率對軸向剛度關係圖 35
圖4-19比較單向薄膜節流器以及毛細管節流器，軸向承載力對軸向剛度關係圖 35
圖4-20比較單向薄膜節流器以及毛細管節流器，軸向位移率對軸向承載關係圖 36
圖4-21比較單向薄膜節流器以及毛細管節流器，軸向位移率對軸向剛度關係圖 36
圖4-22比較單向薄膜節流器以及毛細管節流器，軸向承載力對軸向剛度關係圖 36
圖4-23比較單向薄膜節流器以及毛細管節流器，軸向位移率對軸向承載關係圖 37
圖4-24比較單向薄膜節流器以及毛細管節流器，軸向位移率對軸向剛度關係圖 37
圖4-25比較單向薄膜節流器以及毛細管節流器，軸向承載力對軸向剛度關係圖 37
圖4-26比較單向薄膜節流器以及毛細管節流器，軸向位移率對軸向承載關係圖 38
圖4-27比較單向薄膜節流器以及毛細管節流器，軸向位移率對軸向剛度關係圖 38
圖4-28比較單向薄膜節流器以及毛細管節流器，軸向承載力對軸向剛度關係圖 38
圖A-1改變油腔大小，受壓側之軸向位移率對軸向承載力關係圖 42
圖A-2改變油腔大小，受壓側之軸向位移率對軸向剛度關係圖 42
圖A-3改變油腔大小，受壓側之軸向承載力對應軸向剛度關係圖 42
圖A-4不同螺紋節距下，受壓側之軸向位移率對軸向承載力關係圖 43
圖A-5不同螺紋節距下，受壓側之軸向位移率對軸向剛度關係圖 43
圖A-6 不同螺紋節距下，受壓側之軸向承載力對應軸向剛度關係圖 43
圖A-7 不同螺紋節距下，背壓側之軸向位移率對軸向承載力關係圖 44
圖A-8不同螺紋節距下，背壓側之軸向位移率對軸向剛度關係圖 44
圖A-9 不同螺紋節距下，背壓側之軸向承載力對應軸向剛度之關係圖 44
圖A-10 改變螺母根徑，受壓側之軸向位移率對軸向承載力關係圖 45
圖A-11 改變螺母根徑，受壓側之軸向位移率對軸向剛度關係圖 45
圖A-12 改變螺母根徑，受壓側之軸向承載力對應軸向剛度關係圖 45
圖A-13 改變螺母根徑，背壓側之軸向位移率對軸向承載力關係圖 46
圖A-14 改變螺母根徑，背壓側之軸向位移率對軸向剛度關係圖 46
圖A-15 改變螺母根徑，背壓側之軸向承載力對應軸向剛度關係圖 46
圖A-16 改變螺紋角，受壓側之軸向位移率對軸向承載力關係圖 47
圖A-17 改變螺紋角，受壓側之軸向位移率對軸向剛度關係圖 47
圖A-18 改變螺紋角，受壓側之軸向承載力對應軸向剛度關係圖 47
圖A-19改變螺紋角，背壓側之軸向位移率對軸向承載力關係圖 48
圖A-20 改變螺紋角，背壓側之軸向位移率對軸向剛度關係圖 48
圖A-21 改變螺紋角，背壓側之軸向承載力對應軸向剛度關係圖 48

1http://www.kern-microtechnic.com (德國Kern公司)
2http://www.jtekt.co.jp/ (日本豐田精機)
3http://www.precitech.com/ (美國Precitech公司)
4http://www.hyprostatik.de (德國Hyprostatik公司)
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10鍾洪, 張冠坤, 液體靜壓動靜壓軸承設計使用手冊, 電子工業出版社, pp. 67-80, 2007.
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12孟昭焱, 孟心齋與陳樹謙, “閉式液體靜壓導軌靜態性能與最佳參數,” 洛陽工學院學院學報, 第21卷, 第4期, 2000.
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17Sugita Kazuhiko, Niino, Yasuo, Ido, Masahiro, Shima Toshihiko, “Hydrostatic feed screw mechanism and movable body using the same,” Publication number: US5816104, 1988.
18羅生梅, 趨樹清, “用於高速進給的流體靜壓螺母,” 機床與液壓, Vol. 4, 2008.