臺灣博碩士論文加值系統

本文所探討之機械沖床使用一對非圓形齒輪以驅動傳統沖床中之滑塊-曲柄機構。此種沖床與傳統機械沖床之區別僅在於，以一對非圓形齒輪取代傳統沖床中之一對用於減速的圓形齒輪。不過，若對該二非圓形齒輪之節曲線進行適當的合成，則他們將可驅動前述之滑塊(衝頭)使其具有精密引伸和拉製所需之等速加工行程，同時也具有速返行程以節約工時。此外，與那些由連桿機構驅動或由伺服系統驅動之沖床相較，則有下列優點：比較容易求得適當的動平衡設計、不會增加桿件的數目、負責驅動之非圓形齒輪只進行等角速旋轉，故可直接加裝飛輪以降低沖床所需之功率。
本文之目的，在發展一套最佳化合成方法以合成非圓形齒輪之節曲線。文中假設滑塊-曲柄機構之尺寸以及相關之設計參數已由工作性質加以指定。合成時，首先採用高次之多項式方程式以描述滑塊欲執行之運動，其目的在獲得平滑的運動曲線以降低滑塊之急跳度。其次，將驅動齒輪之節曲線上各點的徑向距離視為設計變數，再以最佳化方法合成兩個非圓形齒輪之節曲線，使其滿足設計需求。對於最佳化過程中所採用之目標函數和拘束條件之訂定則加以詳細探討，以分析他們對合成結果可能造成的影響，並提出具體建議使有助於合成得實際可行之設計。最後，以數個合成例說明上述合成方法與步驟，而合成得之機構具有相當優趆的運動性能。

The mechanical presses in this study use a pair of noncircular gears to drive the slider-crank mechanism in traditional presses. The only difference between this press and the traditional one is replacing the pair of circular gears for speed reduction by a pair of noncircular gears. However, if the pitch curves of the noncircular gears are carefully synthesized, they will drive the slider to fulfill the desired motion, which is necessary for precision drawing and quick return. This kind of press also has some advantages as comparing with those presses driven by linkages or servo systems. For instance, it is easy to be balanced; it has less links than linkage-driven press; the driving noncircular gear has constant angular velocity, and a flywheel can be directly attached to it for power reduction.
The purpose of this work is to develop an optimal synthesis method for synthesizing the pitch curves of the noncircular gears. Supposed that the dimensions of the slider-crank is given, a fifth-degree curve is first suggested for defining the desired motion of the slider, in order that the motion curve is smooth enough to reduce the jerk. Then, by treating the pitch radii of the driving gear as design variables, an optimization method is proposed for determining the desired pitch curves of the pair of noncircular gears. The objective function and constraints for the optimization are discussed in detail, and useful suggestions are given for obtaining feasible designs. Finally, the mechanical presses with superior performance are synthesized for demonstrating the entire technique.

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 ix
符號說明 x
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 沖床之動力來源 2
1.3 沖床機構之相關文獻 2
1.4 非圓形齒輪沖床機構之特性 3
1.5 非圓形齒輪之相關文獻 4
1.6 論文架構 4
第二章 沖壓加工行程的介紹 5
2.1 沖床加工行程之概述 5
2.2 沖壓加工特性 6
2.2.1 引伸加工 6
2.2.2 下料加工 8
2.2.3 成形加工 9
2.2.4 鍛造加工 9
第三章 非圓形齒輪之節曲線 12
3.1 最佳化合成法 12
3.2 滑塊之位移曲線 13
3.3 目標函數 15
3.4 節曲線與設計變數 17
3.5 拘束條件 18
3.6 合成步驟之流程 19
第四章 最佳化方法之應用例 20
4.1 應用例一: 牽桿式六連桿機構 20
4.2 應用例二: 九連桿機構 31
4.3 非圓形齒輪之齒形 45
第五章 結論與建議 47
參考文獻 48
作者介紹 50

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