臺灣博碩士論文加值系統

擺線齒輪運動的過程是以點接觸的方式來進行傳動，因此齒形若設計不佳會導致擺線齒輪在運轉時齒面受力不均，使齒面磨耗不同並造成傳動精度與使用壽命下降等問題，為了使齒面受力都能接近均勻大小，本文以齒面受力均勻、最小齒面應力與最小齒面最大應力波鋒差為目標。利用最佳化分析的方式來達到上述條件並從最佳化分析的過程中找出最佳參數值，而控制擺線齒輪齒形的主要因子為等距修形與移距修形兩參數，藉由編寫程式的軟體以調控等距修形與移距修形兩因子的方式編寫齒形程式，計算出擺線齒輪參數，以利於進行齒形輪廓的修形設計，並藉由Design-Expert最佳化軟體進行最佳化實驗規劃，依規劃裡所得的等距修形量與移距修形量參數值進行齒形的調控，並計算出齒形將其匯入3D軟體建立齒形三維模型與行星支架、針輪、偏心軸各元件三維模型，並將其進行組立，以模擬RV減速機運轉時的位置，再將建構完的三維組立模型匯入HyperMesh前處理器進行有限元素模型劃分，材料性質設定、座標系設定、初始條件設定、接觸模式設定、拘束條件設定與輸出條件設定等，最後運用有限元素分析軟體LS-Dyna計算齒面受力情形。總共執行了4組驗證CAE分析模型的實驗在準確度為97.8%的情形下進行後續齒形比對分析，最後得到最佳化後的齒形在移距-0.005mm與等距0.0047mm時最大應力為193.064MPa，而用齒形程式調控接近Nabtesco RV-27C齒形的齒形最大應力為188.09MPa，兩者之間的準確度為97.4%。

The process of the cycloidal gear movement is driven by point contact, Therefore, if the tooth shape is poorly designed, the tooth surface of the cycloidal gear will be uneven during operation. The tooth surface wear is different and the transmission accuracy and service life are reduced. In order to make the tooth surface force close to uniform size. In this paper, the tooth surface is evenly stressed, Minimum tooth surface stress and Minimum tooth surface maximum stress wave front difference is the target. Use optimization analysis to achieve the above conditions and find the best parameter values from the process of optimization analysis. The main factors controlling the tooth profile of the cycloidal gear are two parameters of equidistant shape modification and distance modification. Write a toothed program by programming the software to control the two factors of equidistant shaping and shifting, Calculate the cycloidal gear parameters, To facilitate the shaping of the tooth profile, Optimized experimental planning with Design-Expert optimized software, Tooth shape control according to the equidistant shape modification and the distance correction parameter value obtained in the plan, And calculate the tooth shape and import it into the 3D software to build the three-dimensional model of the tooth profile and the three-dimensional model of the components of the planet carrier, the pin wheel and the eccentric shaft, And organize them. To simulate the position of the RV reducer, The constructed 3D assembly model is then imported into the HyperMesh preprocessor for finite element model partitioning, material property setting, coordinate system setting, initial condition setting, contact mode setting, constraint condition setting and output condition setting. Finally, the finite element analysis software LS-Dyna is used to calculate the tooth surface force. A total of 4 sets of experiments verifying the CAE analysis model were performed with subsequent tooth profile comparison with an accuracy of 97.8%. Finally, the optimized tooth profile has a maximum stress of 193.064 MPa at a distance of -0.005 mm and an equidistant 0.0047 mm. The tooth profile is used to regulate the maximum tooth stress of the Nabtesco RV-27C tooth profile to 188.09MPa. The accuracy between the two is 97.4%.

摘要...............................................i
Abstract..........................................ii
誌謝..............................................iv
目錄...............................................v
表目錄...........................................vii
圖目錄..........................................viii
符號說明........................................xiii
第一章 緒論.......................................1
1.1 研究動機與目的.................................1
1.2 文獻探討......................................1
1.3 研究方法......................................2
1.4 本文架構......................................3
第二章 RV減速機介紹................................4
2.1 RV減速機架構與傳動方式.........................4
2.2 RV減速機傳動特點..............................4
2.3 RV減速機傳動比計算............................6
2.4 RV-27C減速機參數..............................9
第三章 RV減速機分析模組建立........................14
3.1 最佳化實驗規劃................................14
3.2 RV-27C減速機齒形創成..........................20
3.3 RV-27C減速機各部位分析元件模型建立與組配........23
第四章 RV減速機動態模擬分析........................26
4.1 HyperMesh簡介................................26
4.2 LS-DYNA主程式處理計算求應力值.................40
4.3 LS-PREPOST後處理輸出應力時間圖................40
第五章 RV減速機動態模擬分析與最佳化實驗分析結果.....41
5.1 定義網格準確度...............................41
5.2 實驗一:原始最佳化分析模組之試驗................42
5.3 實驗二: 網格品質與分析組數相互關係之試驗........51
5.4 實驗三:最佳化目標函數修正之試驗................60
5.5 實驗四:網格劃分之可靠度之試驗..................74
5.6 Nabtesco RV-27C齒形接觸應力分析...............88
5.7 實驗四與Nabtesco RV-27C之齒形接觸應力比對......93
5.8 擺線輪之齒形輪廓度幾合公差之建議................95
第六章 結論與未來研究方向.........................112
6.1 結論........................................112
6.2 未來研究方向.................................113
參考文獻.........................................114

[1]李力行，薛嘉慶，1981，對擺線針輪行星減速器擺線輪齒形修正方式的分析方法，東北工學院學報，Vol.26，No.1，第33-45頁。
[2]何衛東，李力行，李欣，2000，機器人用高精度RV減速器中擺線輪的優化新齒形，機械工程學報，Vol.36，No.3，第51-55頁。
[3]張世安，2002，擺線針輪行星傳動中擺線輪最佳修形量的分析與計算，機械科學與技術，Vol.21，No.6，第906-908頁。
[4]關天民，2002，擺線針輪行星傳動中擺線輪最佳修形量的確定方法，中國機械工程，Vol.13，No.10，第817-820頁。
[5]李力行，許洪基，何衛東，侯東海，劉忠海，2007，“齒輪手冊”第2板上冊，第八篇擺線針輪傳動，第1-54頁，機械工業出版社。
[6]于磊，2011，高精度RV用擺線輪的修形研究，天津大學機械工程學系，碩士學位論文。
[7]牛林林，2013，擺線輪修形技術及有限元素分析，河北工業大學機械工程系，碩士學位論文。
[8]趙錚，2014，RV320工業機器人減速器中擺線齒廓的修形，機電設備，Vol.3，第32-35頁。
[9]鄭宇軒，2014，具齒形修整之擺線減速機受力分析研究，國立台灣大學機械工程學系，碩士學位論文。
[10]林昇踴，2017，擺線針輪齒型修整支探討，國立虎尾科技大學，碩士學位論文。
[11]Zhong-Yi Ren , Shi-Min Mao , Wen-Chao Guo , Zheng Guo , 2017 , Tooth modification and dynamic performance of the cycloidal drive , Mechanical Systems and Signal Processing 85(2017)857-866.
[12]Douglas C.Montgomery，實驗設計與分析，黎正中，唐麗英編譯，高立圖書有限公司。
[13]王鈺棟，金磊，洪清泉，HyperMesh&HyperView應用技巧與高級實例，機械工業出版社。
[14]白金澤，LS-DYNA理論基礎與實例分析，科學出版社。
[15]精密控制用高剛性減速機技術資料集，Nabtesco。
[16]林士淵，2016，E-Bike馬達模態分析及最佳化，國立虎尾科技大學，碩士學位論文。
[17]陳富明，2012，LED照明設計最佳化，國立虎尾科技大學，碩士學位論文。
[18]于開平，周傳月，潭惠丰，2002，HyperMesh從入門到精通，科學出版社。
[19]王煥定，焦兆平，2002，有限單元法基礎，高等教育出版社。
[20]王莉樺，2003，面齒輪過切之研究，國立虎尾科技大學，碩士學位論文。
[21]MatWeb， http://www.matweb.com。
[22]維基百科， https://zh.wikipedia.org/wiki/摩擦系數。
[23]吳翔宇，2015，氣動工具衝擊塊幾何設計，國立虎尾科技大學，碩士學位論文。