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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:吳楙斌
研究生(外文):Mao-Pin Wu
論文名稱:以狀態空間分析法應用於工具機進給系統之最佳化設計
論文名稱(外文):Optimal Design of the Feed Drive System Using State Space Method for Machine Tools
指導教授:洪三山
指導教授(外文):San-Shan Hung
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:資訊電機工程碩士在職專班
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:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:107
中文關鍵詞:狀態空間進給系統主極點
外文關鍵詞:feed drive systemstate spacedominant pole
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近年來3C產業、汽車工業與航太工業發展熱絡,為了大量生產這些產品,製造商需投入更多的製造設備,對CNC (Computer Numeric Control)工具機的需求日益增大。也因如此,台灣工具機產值逐年增加,其中以加工中心機佔了最高的比例,如何設計一部性能高與穩定的加工中心機為大家熱烈討論的議題。本研究將說明以狀態空間的方法,取得進給系統等效線性轉移函數,並將轉移函數對角化化取得主極點(Dominant Pole),並針對構成主極點的進給系統元件,修改特性,得到進給系統的最佳設計。首先針對不同的加工中心機結構分析,選出最適合的機型。針對所選出的加工中心機進給系統,建立其等效力學結構圖,取得各結構零件推導其位能與動能方程式。再以Lagrange方法,將動能與位能結合,取得到進給系統的總能量。進而以狀態空間的方法,計算出進給系統的等效線性轉移函數,觀察進給系統的特性;最後,我們使用主極點的觀念,找出對進給系統影響最大的元件因素,觀察對進給系統的影響,進以改善進給系統特性,達到最佳的設計。
In past few years, 3C, automobile and aerospace industries are actives extraordinary due to coming up of large amount in worldwide consumption. In order to reach this rapid trend, makers need to invest more equipment and facilities for mass production. Therefore, the demand of CNC (Computer Numeric Control) machine tools is rising. Indeed, it lifts up the quantity of machine made from Taiwan at the same time, the top 5 machine makers in the world. In the meantime, machining center is been needed mostly, and the issue regards how to make high performance and reliability machines has been discussed extensively. The purpose of this study is to set-up equivalent linear transfer function of Machine Tools feed axis system by state space method. We used similarity transformation to get diagonal canonical form (DCF.) from original transfer function and find their dominant pole(s). In general dominant pole is decided by the element from feed axis system. We changed or tuned the element parameter and get the optimized design of it. At beginning, select a suitable Vertical Machine Center. Transfer an equivalent potential energy figure from the feed system. Find out the potential and kinetic energy equations from supported bearings, ball screw and the mass of table. Integrated potential and kinetic energy by Lagrange equation to calculate the final energy of the feed axis and using state space theory to calculate equivalent linear transfer function of the feed axis. Finally, we find the dominant pole from the equivalent linear transfer function. We find the most important element that can change the feed axis characteristics and reach optimized design of feed axis system.
誌 謝 i
中文摘要 ii
Abstract iii
目 錄 iv
圖 目 錄 vii
表 目 錄 x
縮寫及符號對照表 xi
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 3
1.3 文獻回顧 4
1.4 研究目的與步驟 6
第二章 工具機簡介 8
2.1 工具機的定義與說明 8
2.2 工具機的分類 15
2.3 綜合加工機的應用 29
2.4 門型綜合加工機結構說明 31
2.5 進給系統構造與運作 33
第三章 進給系統之狀態空間分析 36
3.1 進給系統的等效力學結構圖 36
3.2 進給系統元件動能 37
3.3 進給系統元件位能 39
3.4 進給系統完整模型的狀態空間表示與轉移函數 41
3.5 進給系統頻率響應圖 45
第四章 進給系統之最佳化設計 46
4.1 相似轉換與對角化 46
4.2 主極點取得 51
4.3 構成主極點的進給系統元件分析 55
4.4 修改元件後與原系統的比較 58
4.5 非主極點對進給系統的影響 61
第五章 模擬結果與討論 64
5.1 使用主極點法改善進給系統所帶來的效益 64
5.2 非主極點區極點對進給系統特性改善與討論 66
第六章 結論與未來展望 67
6.1 結論 67
6.2 未來展望 69
參考文獻 71
附錄 76
附錄(一) 2005年精密機械研討會論文 76
附錄(二) 2006年精密機械研討會論文 77
作者簡介 78
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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