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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林育賢
研究生(外文):Yu-Sian Lin
論文名稱:軸向重負荷滾珠導螺桿振動與熱溫升量測模擬分析
論文名稱(外文):Analysis and Measurement of Vibration and Temperature Effectsfor Heavy Axial Load Ball Screw
指導教授:林育賢林育賢引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立虎尾科技大學
系所名稱:機械與機電工程研究所
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:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:147
中文關鍵詞:軸向重負荷滾珠螺桿自然頻率有限元素分析熱溫升
外文關鍵詞:Heavy load ball screwNatural frequencyFinite element method(FEM)Thermal deformation
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重負荷導螺桿主要應用於全電式射出成型機,行程短且需要承受極大的軸向重負荷(190噸);因此導螺桿需要具備較強之剛性,且必須改善作動時產生的高溫,因此本文利用CATIA有限元素分析軟體、B&K頻譜分析儀以及AVIO TVS-200紅外線熱像儀針對軸向重負荷導螺桿(Heavy load ball screw)作一模擬分析與量測研究,並提出改善的方法。首先對重負荷導螺桿作強度分析,以赫茲接觸理論計算出鋼珠剪應力、以及最大接觸應力,再以Rankine Equation作挫曲計算分析,研判鋼珠與螺桿可承受軸向重負荷。
接著對導螺桿作振動與熱溫升實測與模擬分析。振動方面首先對重負荷導螺桿作動態特性模擬分析,利用模擬分析預測第一自然頻率位置與決定實驗頻寬,之後進行導螺桿振動敲擊實測,經模擬實測分析比較後,藉由導螺桿動態特性之計算,可得滾珠螺桿的最高轉速、勁度與實際阻尼等動態機械特性。熱溫升的部分首先以紅外線熱像儀進行長時間量測,利用程式進行資料後處理,接著以無因式化方法修正量測誤差,得到正確溫升趨勢。接著計算熱通量並以模擬與實測比較的方式獲得熱傳比例,即可進行導螺桿動負荷模擬分析,經模擬分析得到平衡溫度,再進行導螺桿挫曲計算分析,最後利用Abadzic經驗公式計算,以冷卻水道的方式改善熱溫升;完成軸向重負荷導螺桿振動與熱溫升模擬分析與實測技術,並將量測與模擬技術轉移至銀泰公司。
Heavy load ball screw is applies to all electric lnjection molding machine. Characteristical have Short trip and need support great load of Axial(190T). So ball screw must have capacity of rigid and must resolve the problem of temperature rise. So the study apply Catia limited element software and B&K spectrum analyzer browser and Avio TVS-200 infrared thermal imager to measurement and model verification of vibration and thermal expansion of heavy load ball screw. And we use the method of cooling water to improve the thermal temperature rise. Finish the study measurement technology and model verification of vibration and thermal expansion for heavy load ball screw.And we technology transfer to the Engineers of PMI.
中文摘要...................................................................................................... i
英文摘要..................................................................................................... ii
誌謝............................................................................................................ iii
目錄............................................................................................................ iv
表目錄........................................................................................................ vi
圖目錄....................................................................................................... vii
第一章 緒論.............................................................................................. 1
1.1前言............................................................................................. 1
1.2 文獻回顧.................................................................................... 2
1.3 研究動機及目的........................................................................ 4
1.4 論文架構說明............................................................................ 7
第二章 重負荷滾珠導螺桿承載模擬分析.............................................. 8
2.1 模擬分析目的與步驟................................................................ 8
2.2重負荷導螺桿承載計算分析..................................................... 9
2.3重負荷導螺桿承載模擬分析.................................................... 12
2.4重負荷導螺桿挫曲計算分析.................................................... 22
2.5 承載模擬與計算結果討論....................................................... 25
第三章 重負荷滾珠導螺桿振動模擬與實測分析................................ 27
3.1 重負荷導螺桿剛性特性模擬分析........................................... 27
3.2 重負荷滾珠導螺桿剛性特性量測........................................... 35
3.3 重負荷滾珠導螺桿剛性特性量測結果.................................. 37
3.4 導螺桿動態特性計算.............................................................. 39
3.5 振動模擬與量測分析結果討論.............................................. 40
第四章 重負荷滾珠導螺桿熱溫昇實測分析........................................ 42
4.1 重負荷導螺桿測試機台與量測設備....................................... 42
4.2 重負荷螺桿熱溫升實測........................................................... 46
4.3 重負荷導螺桿熱溫升量測結果............................................... 48
4.4 量測資料後處理....................................................................... 53
4.5 重負荷滾珠導螺桿熱溫昇實測分析討論............................... 64
第五章 重負荷滾珠導螺桿熱變模擬計算分析.................................... 65
5.1 軸向重負荷導螺桿熱溫升趨勢模擬分析.............................. 64
5.2 軸向重負荷螺桿熱應力與變形模擬分析.............................. 76
5.3 重負荷導螺桿挫曲計算分析.................................................. 84
5.4 重負荷導螺桿強迫熱對流模擬分析...................................... 85
5.5 重負荷滾珠導螺桿熱變模擬計算分析討論.......................... 88
第六章 結論............................................................................................ 90
參考文獻.................................................................................................. 92
附錄一 重負荷導滾珠導螺桿結構簡介................................................ 94
附錄二 振動與熱溫升量測儀器............................................................ 99
附錄三TAS熱像分析軟體與擷取圖檔............................................. 104
附錄四 CATIA熱溫升模組模擬分析流程......................................... 136
英文論文大綱(Extended Abstract)…………………………………... 144
簡歷…………………………………………………………………… 147
1.銀泰科技股份有限公司產品型錄。
2.上銀科技股份有限公司產品型錄。
3.魏進忠,91年,單螺帽雙圈滾珠螺桿在預負荷及潤滑作用條件下運動機制與機械性能的理論分析及實驗印證,成功大學機械所博士論文。
4.許迺奇,83年,同步工程應用於滾珠導螺桿設計製造之研究 ,中正大學機械所碩士論文。
5.廖子恩,89年,滾珠螺桿溫昇熱變位量測之研究,中正大學機械所碩士論文。
6.段玉強,85年,滾珠螺桿預壓控制與摩擦力補償,中正大學機械所碩士論文。
7. 賴鴻琪,91年,具滾珠導螺桿背隙之串並聯式工具機誤差分析及最佳化設計,中正大學機械所碩士論文 。
8.蘇栢賢,94年,滾珠導螺桿振動噪音之研究,清華大學動機所碩士論文。
9.陳宏原,96年,往復移動式表面加熱之導螺桿熱傳分析,成功大學機械所碩士論文。
10.黃暉笙,96年,高精密搪床之滾珠導螺桿熱變位量測與模擬分析 ,雲林科技大學機械所碩士論文。。
11.楊宜霖,95年,冷軋乳化液之磨潤特性研究,中山大學機電所碩士論文。
12.林博正、崔兆棠、洪振益、杜黎蓉,2004, CATIA 電腦輔助工程分析,全華圖書公司出版(ISBN 957-21-4601-7) 。
13.Spotts,and Merhyle Franklin,2003,” Design of Machine Elements,” Prentice Hall (ISBN:0130489891) 。
14.小栗富士雄、小栗達男, 1998, 機械設計圖表便覽, 眾文圖書公司出版(ISBN 957-532-161-8) 。
15.杜黎蓉、林博正, 2004, CATIA 電腦輔助三維元件設計,華圖書公司出版(ISBN 957-21-4584-3) 。
16.B&K 設備操作手冊。
17. 劉承揚,96年,小波理論應用於結構自然頻率與阻尼比分析之研究,成功大學造船暨船舶機械工程研究所碩士論文。
18.AVIO TVS200 設備操作手冊。
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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