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研究生:沈厚廷
研究生(外文):HOU-TING SHEM
論文名稱:雙圓弧諧波齒輪結合螺旋齒型之有限元素分析
論文名稱(外文):Finite Element Analysis for Double-Circular-Arc Stress Harmonic Drive With Helical Gear
指導教授:王金樹王金樹引用關係
指導教授(外文):CHIN-SHU WANG
口試委員:魏大華李石頓
口試日期:2018-07-30
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:製造科技研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2019
畢業學年度:107
語文別:中文
論文頁數:105
中文關鍵詞:諧波齒輪雙圓弧齒型螺旋齒型有效應力
外文關鍵詞:Harmonic DriveDouble-Circular-Arc Tooth ProfileHelical Gear
相關次數:
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諧波齒輪是近代工業中極重要的發明,目前業界常用的齒型為正齒輪,經許多研究證實,相較於正齒輪,螺旋齒輪有傳動平穩、壽命長、重負荷、噪音少等特點,並在許多高精度要求的場合運用廣泛,若將諧波齒輪結合螺旋齒型便可延長諧波齒輪的傳動壽命、增加負載能力並且減少更換次數。
本論文使用繪圖軟體SOLIDWORK建構雙圓弧齒型模型,再使用ANSYS程式分析雙圓弧直線齒型之有效應力、應變,設定材料楊氏系數為E=210GPa,然後將雙圓弧齒型諧波齒輪結合螺旋角,分析不同螺旋角之有效應力、應變,觀察接觸面受力分布並找出諧波齒輪齒型之最佳螺旋角;諧波齒輪的三個主要部件中,有齒型的部件為剛輪與柔輪,兩部件中剛輪會經熱處理後硬化,與柔輪相比不易受損,故本論文主要以柔輪輪齒之探討為主。

Harmonic Drive is important in modern invention. The common tooth type is spur gear in Harmonic Drive industry at present. By many studies, the helical gear is smoother, longer life, heavier load, and less noise than the spur gear. And it is used widely in high-precision requirements. It can extend the transmission life, increase load capacity and reduce the number of replacement, that the harmonic gear combined with helical gear.
This paper uses the SOLIDWORK to construct the model and used ANSYS to analyze the Von Mises stress and strain, and set the Young's modulus of the material to be E=210GPa. Then, the double-arc tooth Harmonic Drive is combined with the helical angle to analyze Von Mises stress and strain at different helical angles, observe the stress distribution at the contact surface and find the best helical angle of the double-arc tooth Harmonic Drive tooth model. In a set of Harmonic Drive, the toothed parts are the circular spline and the flex spline. The circular spline will be hardened and harder than the flex spline after the heat treatment. Therefore, this paper mainly focuses on the discussion of the flex spline.

摘 要 i
ABSTRACT ii
致 謝 iv
目 錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 文獻探討與回顧 2
1.2.1 結構與變型 2
1.2.2 嚙合齒型研究 3
1.2.3 有限元素分析 3
1.3 研究動機 4
1.4 研究假設 5
第二章 諧波齒輪 6
2.1 諧波齒輪簡介 6
2.1.1 諧波齒輪的運作原理 8
2.1.2 諧波齒輪的優缺點 10
2.1.3 單一組諧波齒輪的傳動比 11
2.2 諧波齒輪運動模型 12
2.3 諧波齒輪嚙合理論 14
2.4 齒型設計 15
第三章 雙圓弧螺旋齒型 16
3.1 柔輪齒型方程式 16
3.1.1 柔輪製造方法與齒刀方程式 16
3.1.2 柔輪齒型嚙合方程式 19
3.2 諧波齒輪模型建立 22
3.3 螺旋原理 23
3.3.1 螺旋角 24
3.3.2 咬合率 24
第四章 諧波齒輪之應力分析 26
4.1 諧波齒輪之分析設定流程圖 26
4.2 有限元素簡化處理[60] 27
4.3 雙圓弧諧波齒輪模擬分析與參數設定 28
4.4 網格化處理 28
4.5 邊界條件設定 30
4.6 Case1分析結果 32
4.7 Case1 結論 40
4.8 Case 2 改變螺旋角之分析結果 41
4.9 改變螺旋角之Case2小結 52
4.10 改變摩擦係數Case3分析結果 56
4.11 改變摩擦係數Case3 小結 69
4.12 取消軸向拘束之Case4分析結果 72
4.13 取消軸向拘束Case4小結 90
第五章 結論與未來展望 94
5.1 結論 94
5.2 未來展望 94
參考文獻 95
符號彙編 102


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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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