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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:李柏翰
研究生(外文):Bo-Han Lee
論文名稱:橢圓壓縮彈簧特性自動化量測實作與研究
論文名稱(外文):Study and Implementation on the Automatic Characteristic Measurement of Oval-Shape Compression Spring
指導教授:林依恩
指導教授(外文):I-En Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立虎尾科技大學
系所名稱:動力機械工程系機械與機電工程碩士班
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:2017
畢業學年度:106
語文別:中文
論文頁數:63
中文關鍵詞:光纖連接器壓縮彈簧側向力量測設備
外文關鍵詞:Fiber optic connectorsCompression springLateral forceInstruments
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壓縮彈簧在日常生活與工業領域有廣泛的應用,以長距離、高速的光纖領域來說,壓縮彈簧在光纖連接器內提供接觸力,使連接器各件保持穩定接觸。彈簧在受壓時會產生軸向及側向的位移,側向位移造成的側向力會使連接器內部的接觸力不均,進而影響光纖傳輸的穩定性。因此,如何降低及檢測彈簧受壓時的側向力,為設計壓縮彈簧時的第一要務。然而市面上的彈簧檢測設備多以彈簧常數為檢測目標,其他針對側向力的檢測設備均為避震或其他用途等大型壓縮彈簧專用。
因此本研究將建構一小型壓縮彈簧之量測設備,以自動化的方式進行量測,排除人為操作因素產生的誤差,並以量測結果和市面上的量測設備,以及有限元素模擬做驗證,證明建構之量測設備具有一定正確性。透過彈簧量測實驗,探討彈簧在相同的邊界條件和壓縮距離下,改變彈簧長軸中段外型,其側向力的變化。研究結果發現在特定條件下,最多會造成彈簧的側向力有32.26%的差異。
Compression springs are widely applied to the life and the industrial fields. In terms of long-distance and high-speed optical fibers, the compression springs provide contact force in the optical fiber connector and keep the connectors in stable contact. The spring will produce axial and lateral displacement, lateral displacement caused by the lateral force will make the connector within the contact force is uneven, thereby affecting the stability of optical fiber transmission. Therefore, how to reduce and detect the spring force when the lateral force is the most important things when design the compression spring. However, the spring testing equipment aim to spring constant on the market. Other testing equipment for lateral force all as shock or special for large compression spring.
Therefore, our study build a small compression spring of testing equipment. We test automatically and eliminate the error by man-made. On the other hand, we take measured effects, test equipment and limited element to evident the accuracy of test equipment.
Through the experiment of spring measurements, we find that at the same boundary conditions and compression distance, the change of spring long axis and its lateral force. The results show under certain conditions, most will cause the difference of spring lateral force 32.26%.
摘要....................................................i
Abstract...............................................ii
誌謝..................................................iii
目錄...................................................iv
表目錄.................................................vi
圖目錄................................................vii
符號說明.................................................x
第一章 緒論..............................................1
1.1 前言................................................1
1.2 研究動機.............................................1
1.3 文獻回顧.............................................3
1.4 研究流程.............................................3
第二章 自動化設計與系統架構...............................4
2.1 基本架構.............................................4
2.1.1 量測設備設計.......................................4
2.1.2 量測設備規格.......................................7
2.2 步進馬達與L298N驅動模組..............................7
2.2.1 步進馬達...........................................7
2.2.2 L298N驅動模組......................................9
2.3 滾珠螺桿............................................10
2.4 線性滑軌............................................12
2.5 荷重元與荷重顯示器..................................13
2.5.1 荷重元規格........................................14
2.5.2 荷重元原理........................................14
2.6 距離感測器..........................................16
2.7 Arduino MCU........................................19
2.8 RS-485轉TTL模組....................................21
第三章 量測設備操作流程與量測方法.........................22
3.1 開發軟體介紹........................................23
3.1.1開發環境...........................................23
3.1.2編譯環境...........................................23
3.1.3 韌體運作流程......................................24
3.2 機台校正............................................25
3.3 實驗流程............................................27
第四章 實驗結果與討論....................................30
4.1 量測設備之驗證......................................30
4.1.1 與市售彈簧試驗機之驗證.............................30
4.1.2 與有限元素模擬之驗證...............................31
4.2 實驗結果............................................32
4.2.1 正向力...........................................32
4.2.2 側向位移..........................................38
4.2.3 側向力...........................................44
4.3 實驗結果平均........................................50
4.3.1 正向力...........................................50
4.3.2 側向位移..........................................51
4.3.3 側向力...........................................52
4.4 橢圓彈簧A、B之比較..................................53
第五章 結論.............................................55
參考文獻................................................56
Extended Abstract......................................58
簡歷...................................................63
[1]葉建宏,鄒志偉,2010,”光纖的演進及其關鍵技術應用”,物理專文月刊,32卷1期。
[2]Masaki Ohmura, Kenichiro Ohtsuka, Tomomi Sano, 2016, " High-Precision 32 Mechanically Transferable Ferrule for Single-Mode Fiber", S E I ・第188 号。
[3]USCONEC Kit_Freeule_12F SM MT Elite®_Pre-Angle(http://www.usconec.com/mt_ferrule_kits/kit_ferrule_12f-sm_elite-_pre-angle).
[4]Oded Paz, Douglas E. Smith, Douglas E. Smith, Ephraim B. Flint, 1992, “Factors Affecting Fiber Optic Connector Pluggability”, Electronic Components and Technology Conference, Proceedings, 42nd, pp633~642, 1992, May.
[5]陳永樹,楊文龍,鄭一德,2008,”彈簧參數設定對麥花臣式汽車前避振器耐久性之影響研究”,第十三屆Abaqus Taiwan User Conference.
[6]方亮彬,張恭翰,呂明芳,陳威廷,2009,”非圓柱形螺旋壓縮彈簧特性研究”,建國科大學報:工程類。
[7]龐柯寧,薛鵬,2015,”圓柱螺旋壓縮彈簧檢測技術探討”,中國工程物理研究院電子工程研究所,金屬加工(冷加工)。
[8]宋廣民,丁金慶,許家源,2015,”圓柱組合壓縮螺旋彈簧的優化設計”,民營科技09期。
[9]瑞滄企業股份有限公司-高荷重自動彈簧試驗機(http://www.algol.com.tw/product_description.php?PNo=36&Protype=product&CNo=50)
[10]步進馬達的構造, (http://www.orientalmotor.com.tw/web_seminar/stkiso2-1-2/)
[11]厚利貿易股份有限公司-步進馬達說明, (http://www.sunholy.com.tw/download1.asp?btn=5&cat=1&cat2=1&cat3=5)
[12]HIWIN Ballscrews Technical Information, (http://www.hiwin.tw/download/tech_doc/bs/Ballscrew-(E).pdf)
[13]MiSUMi-轉造滾珠螺桿 標準螺帽 -軸徑10 導程2・4・10-, (http://tw.misumi-ec.com/vona2/detail/110300077640/?SYCD=BSSR1002&PNSearch=BSSR1002&searchFlow=results2products&Keyword=BSSR1002)
[14]MiSUMi-迷你線性滑軌 標準滑塊/輕預壓・微小間隙, (http://tw.misumi-ec.com/vona2/detail/110302586530/?SYCD=SSEB13&PNSearch=SSEB13&searchFlow=results2products&Keyword=SSEB13)
[15]煜昕科技有限公司-荷重元產品介紹, (http://www.esense.com.tw/s-load.html)
[16]http://sunrise.hk.edu.tw/~jhtong/file/Sensor/chapter_08.pdf
[17]KEYENCE 高精度接觸式數位感測器-GT2-P12KL鉛筆型 高精度 感測頭 (低量測型) , (http://www.keyence.com.tw/products/measure/contact-distance-lvdt/gt2/models/gt2-p12kl/index.jsp)
[18]Panasonic Industrial Automation Sales HL-G105-S-J, (https://www.digikey.tw/product-detail/zh/panasonic-industrial-automation-sales/HL-G105-S-J/1110-1753-ND/3899286)
[19]維基百科-Arduino, (https://zh.wikipedia.org/wiki/Arduino)
[20]自動試験機HPC-Ax, (http://www.hoko-eng.co.jp/products/testing/)
[21]張明三,2017,”橢圓壓縮彈簧之應力分析與幾何參數研究”,國立虎尾科技大學機械與機電工程研究所碩士論文。
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