臺灣博碩士論文加值系統

本研究使用自行研製之新型的螺桿摩潤試驗機，設計螺桿之油封套筒與螺母之油封墊片，使其成為潤滑油之密封裝置，並且增加螺桿與螺母彼此間的螺紋間隙，而以中碳鋼( S45C )為螺桿材質，高拉力黃銅( HBsC3 )為螺母材質，探討螺紋間隙對螺桿之使用壽命的影響。以及利用螺桿與螺母方式與銷對圓盤方式，探討材料配對對摩擦係數的影響。
研究結果顯示，螺桿之使用壽命隨螺紋間隙的增加而增加，其中最大間隙之壽命可達6790次。在相同面壓的作用下，螺桿與螺母之材料配對方面，高拉力黃銅對自潤合金鋼以及高拉力黃銅對鉻鉬鋼之摩擦係數比自潤合金鋼對自潤合金鋼及自潤合金鋼對鉻鉬鋼之摩擦係數小，因螺桿表面與螺母內部皆產生黃銅顆粒。

In this study, the seal bushings were designed to allow the lubricant stored in the screw and the nut system. Effect of thread clearance on the life of the screw were investigated. The screw and nut are made of S45C and HBsC3, respectively. Effects of material pairs on friction coefficient were investigated by using the pin on disk tester to simulate the friction condition between the screw and the nut.
Result shows that the life of the screw increases with increasing thread clearance. The longest life for the maximum clearance can achieve 6790 cycles. Under the same surface pressure, the friction coefficients of HBsC3 on self-lubricating alloy and HBsC3 on SCM 440 are much smaller than self-lubricating alloy on self-lubricating alloy and self-lubricating alloy on SCM 440 by using nut on screw.

總目錄

中文摘要 i
英文摘要...................................................................................................ii
總目錄 iii
圖目錄 v
表目錄 viii
符號說明 ix

第一章 緒論 1
1.1研究動機 1
1.2文獻回顧 1
1.3本文重點 7
第二章 力學分析與螺紋面壓的計算 8
2.1螺紋之力學分析 8
2.2螺桿與螺母之螺紋間隙計算 19
2.2.1理論分析……………………………………………………..19
2.2.2螺桿與螺母之螺紋間隙設計………………………………..16
第三章 實驗設備與實驗方法 27
3.1實驗設備 27
3.1.1傳動螺桿磨潤試驗機 27
3.1.2量測系統 27
3.1.3數據擷取與處理系統 27
3.1.4量測設備之校正 27
3.2實驗材料 36
3.2.1試片材料 36
3.2.2試片處理 36
3.3間隙效應之油封裝置 37
3.4實驗條件 40
3.5實驗步驟 47
3.5.1前置作業 47
3.5.2實驗步驟 48
第四章 實驗結果 50
4.1間隙效應對軸向鎖緊力的變化 50
4.2間隙效應之螺紋面摩擦係數的變化 51
4.3間隙效應對壽命的影響 52
4.4間隙效應之實驗後潤滑油脂的外觀分析 53
4.5材料配對之軸向鎖緊力的變化 53
4.6材料配對之摩擦係數的變化 54
4.7表面磨耗觀察 56
第五章 討論 77
第六章 結論 78
參考文獻 80
附錄……………………………………………………………………..83

參考文獻
【基本力學與機械設計】
1. 山本 晃：ゼェ締結ソ理論シ計算，養賢堂，1972 .
2. 賴耿陽：螺紋鎖緊機構設計—現在螺紋使用實務，復漢出版社，1995.
3. Spotts, M. F., “ Design of Machine Elements : incorporates both U.S. customary and SI units,6 ed.”, 1989.
4. Joseph Edward Shigley, Charle R. Mischke, “Mechanical Engineering Design 5th ed ”, McGraw-Hill,1995.
5. 沈頌文：軸承的損耗及其對策，徐氏基金會出版，1992.
6. 劉長記：軸承手冊，徐氏基金會出版，1992.
7. 張�琚G複合材料軸承，科學出版社，1996.
【彈塑性力學解析】
8. Dragoni, E., “ Effect of Nut Compliance on Screw thread Load Distribution ”, Journal of Strain Analysis , Vol. 25, 1990, pp. 147-150.
9. Dragoni, E., “ Effect of Thread Pitch and Frictional coefficient on the Stress Concentration in Metric Nut-Bolt Connections”, Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering , Vol. 116, 1994, pp. 21-27.
10. Kenny, B. and ,Patterson , E. A., “ Stress Analysis of Some Nut-Bolt Connections with Modifications to the Nut Thread Form ”, Journal of Strain Analysis, Vol. 20, 1985a, pp. 35-40.
11. Patterson , E. A., and Kenny, B., “ The Optimization of the Design of Nuts With partly Tapered Threads ”, Journal of Strain Analysis, Vol. 21, 1986 , pp. 77-84.
12. Kenny, B. and ,Patterson , “Stress analysis of some nut-bolt connections with modifications to the external shape of the nut* ’’, Journal of Strain Analysis Vol. 22, 1987, pp.187-193.
13. Dragoni, E., “ Effect of Thread Shape on Screw Stress Concentration by Photoelastic Measurements ”, Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering , Vol. 116, 1994 , pp.228-232
【摩擦與磨耗】
14. 鄭振東：磨擦漫談，建宏出版社，1991.
15. H. W. Ellison, and G. L. Erman, SAE paper, 690057 (1969) 2.
16. 石橋 真•佐ぼ木武三：東京都立工業技術Й⑦Уみ研究報告， 6 (1976) 2.
17. 石橋 真•佐ぼ木武三：東京都立工業技術Й⑦Уみ研究報告， 7 (1978) 9.
18. 石橋 真•佐ぼ木武三：東京都立工業技術Й⑦Уみ研究報告， 8 (1979) 15.
19. 池田 馨•中川 元•光永公一：日本機械�a�X論文集（C編）, 36, 290, (1970), 1735.
20. 酒井 智次：日本機械�a�X論文集(C編), 43, 370 (1977), 2372.
【螺紋幾何形狀研究】
21. Nakashima, K. and Tkafuji, K., “ Wear Lead Screw Nuts ”, International Conference on Wear of Materials Apr 7-11,,1991 V2, pp. 589-592.
22. Su , Y. L. ,and Lin , J. S. “ Wear Control in a Variable-pitch Lead Screw with Cylindrical Meshing Element ”, Tribology International , 1993, Vol. 26, pp.201-210.
【潤滑油與添加劑】
23. 邱源成、李榮宗、張智閔，”新型射出成形機之螺桿式鎖模機構摩潤行為探討’’, 國立中山大學機械系碩士論文, 1999。
24. J.P. Antony，B.D. Mittal，K.P. Naithani，A.K. Misra and A.K. Bhatnagar “Antiwear/extreme Pressure performance of graphite and molybdenum disulphide combinations in lubricating grease”, Wear , 1994, pp33-37.
25. 小西誠一、上 田 亭, “潤滑油ソ基礎シ應用”, 株式�X社 ヵ ① Ю 社, 1992, pp53-69 & pp342-349.
26. 星野道男、渡嘉敷通秀、藤 田 稔, “潤滑ヲэ-Зシ合成潤滑油”, 株式�X社 幸 書 房, 1973, pp34-132.
27. 邱源成、李榮宗、徐鈞達，”二硫化鉬添加劑對螺桿與螺帽鬆緊過程的磨潤性能之影響’’, 國立中山大學機械系碩士論文, 2000。
【材料配對】
28. Ernest Rabinowicz, ”Friction and Wear of Materials”, 1965.
29. I. M. Hutchings, “Tribology：Friction and Wear of engineering Materials”, 1992.
30. Bharat Bhushan, “Principles and applications of tribology”, 1999.
【自潤材料】
31. 林仁輝、施明谷，”含石墨之鋁合金自潤材料在不同環境氣氛下磨潤性能研
究”, 國立成功大學機械系碩士論文, 1995.