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研究生:粘景凱
研究生(外文):Jing-Kai, Nien
論文名稱:蝸桿磨齒與研磨控制之研究
論文名稱(外文):Research of Worm Gear Grinding and Grinding Control
指導教授:黃榮興
口試委員:林君明陳孝武
口試日期:2014-06-24
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:自動控制工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:38
中文關鍵詞:同步追蹤同動控制電子齒輪箱蝸桿磨齒
相關次數:
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中文摘要
齒輪研磨加工為齒輪經過熱處理加工之後的最後一道精加工製程,目前產業界大多使用創成式蝸桿磨齒方法來進行齒輪研磨加工。台灣產業界所使用的創成式蝸桿磨齒機大都從國外進口,而其控制器往往佔了機台成本百分之三十到百分之五十之間。
本文先建立理論漸開線型蝸桿數學式,再經由座標轉換描述空間中蝸桿與齒輪之關係,並推導出其軌跡方程式,再將齒輪和蝸桿以嚙合理論得到其方程式。於電子齒輪箱(EGB)控制器設計中,其運用之關鍵技術包括在蝸桿磨齒機制中首先必須考慮到的跟隨軸(Following Axis)與引領軸(Leading Axis)間的同步追蹤以及齒形建構時引領軸間所需之同動控制法則。最後,以Matlab完成漸開線齒形模擬及齒輪研磨3D運動模擬。
Abstract
The gear grinding process is the finishing process after heat treatment of the gear. At present, the industrial circle mostly use the worm generating gear grinding for mass production of gear grinding process. The worm generating gear grinding machine used by industries in Taiwan was imported from abroad, and the cost of controller is often considered to account for 30% to 50% of the machine.
In this article, first we establish the theoretical involute worm mathematical formulas and then describe the spatial relationship between worm and gear by coordinate transformation and derive its trajectory equations, finally we can get the equations of worm and gear by using engaged theory. For the Electronic Gear Box (EGB) controller design, the key technologies include synchronous tracking between the leading axis and the following axis which must be considered first in the worm grinding mechanism and the simultaneous motion control between the leading axes accommodated to the gear-shape construction. In this research, we use Matlab to accomplish the simulation of involute gear-shape and 3D motion simulation of gear grinding.
目錄
致謝 i
中文摘要 ii
ABSTRACT iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii

第一章 序論 1
1.1 研究動機與背景 1
1.2 研究目的 2
1.3 國內外相關研究 3

第二章 系統架構 5
2.1 硬體架構 5
2.1.1 磨齒機 5
2.1.2 電子齒輪箱 6
2.2 軟體架構 7
2.2.1 Matlab簡介 7
2.2.2 Simulink簡介 7

第三章 蝸桿磨齒漸開線之建構 9
3.1 漸開線 9
3.2 理論漸開線型蝸桿數學式 11
3.3 座標轉換 13
3.4 嚙合理論 16

第四章 蝸桿磨齒之研磨控制 18
4.1 蝸桿磨齒之轉角補償 18
4.1.1 軸向進給 18
4.1.2 切向移動 19
4.1.3 徑向進給 20
4.2 電子齒輪箱 22
4.3 同步追蹤 23
4.4 同動控制 25

第五章 蝸桿磨齒之模擬 26
5.1 MALTAB漸開線齒形模擬 26
5.2 齒輪與蝸桿模型 28
5.3 蝸桿與齒輪的漸開線軌跡 30
5.4 使用SIMULINK模擬同步追蹤 31
5.5 齒輪與蝸桿之3D運動模擬 34

第六章結論與未來展望 35
6.1 結論 35
6.2 未來展望 35

參考文獻 37

圖目錄
圖1.1成型法磨齒與蝸桿砂輪創成式磨齒示意圖 2
圖2.1 Reishauer RZ-400創成式蝸桿砂輪磨齒機示意圖 5
圖2.2 電子齒輪箱基本架構 6
圖3.1 漸開線 10
圖3.2漸開線蝸桿(朝嘉興業股份有限公司) 11
圖3.3右旋漸開線型蝸桿齒面示意圖 12
圖3.4蝸桿與齒輪的座標轉換系統 13
圖3.5嚙合理論示意圖 16
圖4.1蝸桿進給軸與齒輪座標軸 18
圖4.2軸向進給之轉角補償 19
圖4.3蝸桿切向移動示意圖 20
圖4.4-1圓柱 21
圖4.4-2傘形 21
圖4.4-3冠狀 21
圖4.5電子齒輪箱加入特性曲線示意圖 22
圖4.6同步主端命令控制系統 23
圖4.7應用模糊控制法則於雙馬達同步追蹤 24
圖4.8斜線輪廓誤差幾何關係圖 25
圖5.1漸開線齒輪輪廓包絡線 26
圖5.2局部放大圖 27
圖5.3齒輪之平面圖 28
圖5.4齒輪之3D圖 29
圖5.5蝸桿之3D圖 29
圖5.6蝸桿與齒輪的漸開線軌跡 30
圖5.7未具有Fuzzy控制器之電路圖 31
圖5.8未具有Fuzzy控制器之馬達回授響應 31
圖5.9模糊PID控制方塊圖 32
圖5.10模糊化以及解模糊化的函數 32
圖5.11自適應模糊控制方塊圖 33
圖5.12具有Fuzzy控制器之馬達回授響應 33
圖5.13齒輪與蝸桿的平面圖 34
圖5.14齒輪與蝸桿的3D圖 34

表目錄
表 3.1 漸開線齒輪與擺線齒輪之比較 9
表 5.1 齒輪參數 28
表 5.2 蝸桿模型參數 29
表 5.3 PID模糊規則 33
參考文獻
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[21]戴永順,SINUMERIK 840D 電子齒輪箱功能的應用,今日機床,2010。
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[24]張柏葳,三軸仿生視覺平台之伺服空間定位與目標追蹤控制之設計,逢甲大學自動控制工程所論文,2012。
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