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研究生:李宗憲
研究生(外文):Zong-Xion Lee
論文名稱:使用於自動洗車機的齒輪減速機之耐久測試與壽命評估研究
論文名稱(外文):tudy on Durability Test and Life Evaluation of a Gear Speed Reducer Used for Auto-washing Machine of Automobile
指導教授:李正國李正國引用關係
指導教授(外文):Cheng-Kuo Lee
學位類別:碩士
校院名稱:清雲科技大學
系所名稱:機械工程研究所
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:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:61
中文關鍵詞:減速機磨耗腐蝕鋁青銅蝸桿蝸輪
外文關鍵詞:Gear reducerwarm pinionwarm gearaluminum bronzewear corrosion
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本研究目的為測試評估自動洗車機實際洗車時其減速機之壽命,實驗分為兩部份:(1)為藉由自行設計組裝之耐久測試裝置,短時間施加不同的負荷,包括16%、20%和42%額定負荷;(2)另外建置洗車機之裝置,依實際自動洗車機環境噴水及運轉方式,長時間運轉達4個月之久;兩部份均觀察馬達輸出電流的變化,以推算負荷量。將減速機的變動負荷、迴轉速度及迴轉圈數等,依機械設計理論推導之經驗公式以評估計算減速機的壽命。並將減速機拆開,以進行蝸桿與蝸輪之破壞表面觀察。實驗結果顯示,由短時間量測馬達輸出電流與施加負荷的變化,發現電流隨著負荷的增加而增加,推算之負荷量可驗證洗車機實際負荷量約為97%額定負荷。經由壽命計算短時間試驗結果,發現可洗車的台數隨著負荷的增加而減少,而在實際長時間洗車運轉下,可洗車的台數約為28000台,並且在每天洗250台的壽命評估下,發現可洗車的天數隨著每次洗車時間的增加而減少,當每次洗車時間增加到連續洗車2.8小時以後,可洗的天數則降低至平均約為366天。由蝸桿與蝸輪表面破壞觀察發現在短時間負荷,雖沒有噴水但因浸滯在機油的情況下,蝸桿齒面呈現多量而細小的磨耗腐蝕孔洞,蝸輪則因鋁青銅具較佳耐蝕性,齒面只有磨耗塑性變形特徵。在長時間實際噴水洗車運轉下,發現蝸桿與蝸輪均有嚴重磨耗腐蝕破壞特徵,蝸桿齒面在腐蝕與磨耗之交相作用下,出現長而深的破裂痕跡,蝸輪也具有局部磨耗腐蝕破壞,但較蝸桿輕微,在乾磨耗試驗中,由於4140鋼硬度比鋁青銅高,使得4140鋼比鋁青銅較抗磨耗性,在磨耗腐蝕試驗中發現鋁青銅有較好的抗磨耗腐蝕性。
The experimental is divided into two major parts including; (1) short term test: using a self-design apparatus with various loads of 16%, 20%, and 42% full given output loading, (2) long term test: using a actual washing machine system that also set up by ourselves, the testing time is nearly up to about four months. Both parts of experimental measure the output current of motor with respect to testing time, from which can deduce the actual loading of reducer. The useful life of reducer can be calculated by substituting the varied loadings, rotation speeds, and rotation cycles into the equations derived from machine design theory. Finally, the failure surface of warm pinion and gear in reducer is observed by using a scanning electron microscope (SEM). The experimental results indicated that in short term test, the measuring output current increases with increasing loads, the deduced loading from output current also can evidence that the actual load in long term test is about 97% full given output load. The useful life calculation of reducer in short term test showed that the washing number of cars decrease with increasing loads, especially decreasing one order of washing car number at the loading of 42% full given output loading. In long term test the number of washing car reduced to 28.9×103, and under the condition of washing 250 cars per day the available washing days decrease with increasing time of washing car per each time. Furthermore, as the washing time is increased to above 2.8 hours, the available washing days are reduced to about 366 days. In short term test the failure surface of warm pinion showed small and large quantities of wear corrosion pits, whereas the warm gear surface revealed only plastic deformation of wear due to the well corrosion resistance of aluminum bronze. In long term test warm pinion showed serious wear corrosion failure characteristics of deep and large wearing cracks, in contrast the warm gear surface indicated relative weak failure of wear corrosion characteristic.
目錄
中文摘要 i
英文摘要 iii
致謝 v
目錄 vi
圖目錄 viii
表目錄 x
符號說明 xi
第 一 章 緒論 1
1. 1 前言 1
第 二 章 文獻回顧 2
2. 1 齒輪減速機設計與製造 3
2. 2 齒輪減速機之種類與名稱 5
2.2. 1 螺旋齒輪減速機 5
2.2. 2 蝸輪減速機 6
2.2. 3 傘齒輪減速機 6
2.2. 4 擺線滾子減速機 7
2.2. 5 諧和式減速機 7
2.2. 6 行星式齒輪減速機 8
2. 3 蝸桿蝸輪的材料選用 9
2. 4 破壞分析 16
2. 5 磨耗原理 16
2. 6 磨耗腐蝕原理 16
2. 7 研究目的 17
第 三 章 實驗方法 19
3. 1 實驗程序分為二部份: 19
3.1. 1 短時間運轉試驗 19
3.1. 2 長時間實際喷水運轉 19
3.1. 3 運轉測試減速機之規格 19
3. 2 磁滯式測功試驗 19
3. 3 推算實際減速機之負荷 20
3. 4 壽命評估計算 20
3. 5 表面破壞觀察 21
3.5.1 SEM表面形態觀察 21
3. 6 磨耗試驗 22
3. 7 腐蝕磨耗試驗 23
3. 8 蝸桿蝸輪材料 23
第 四 章 結果與討論 25
4. 1 短時間運轉試驗 25
4. 2 長時間實際噴水運轉試驗 27
4. 3 壽命計算結果 31
4. 4 SEM表面破壞觀察 31
4. 5 乾磨耗試驗 41
4. 6 磨耗腐蝕試驗 46
第 五 章 結論 55
參考文獻 56
附錄一 馬達輸出電流與功率關係表 58
簡 歷 61
參考文獻
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