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研究生:李林倫
研究生(外文):LIN-LUN LI
論文名稱:長行程滾珠導螺桿系統振動模擬分析
論文名稱(外文):Vibration Simulation of Long-Span Ball Screw Drive System
指導教授:朱智義
口試委員:朱智義劉文縉紀華偉
口試日期:2013-07-01
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:機械與電腦輔助工程學系
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:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:63
中文關鍵詞:滾珠導螺桿振動非線性有限元素法
外文關鍵詞:screwvibrationnonlinear finite element method
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滾珠導螺桿具有高效率、高精度等特性,所以在各種產業中占據了一個很重要的位置,因此當機器的運轉速度提高,就會造成滾珠導螺桿各元件間互相摩擦、碰撞以及離心力、陀螺儀力矩的產生,而導致產生振動問題。本文使用非線性有限元素方法模擬滾珠導螺桿的振動行為,並且利用實驗量測滾珠導螺桿的振動訊號來加以比較。為了節省大量的計算資源,以等效直徑的方法建立無螺紋螺桿的有限元素模型,且此無螺紋螺桿的剛度與重量等同於有螺紋螺桿,本文分別比較模擬與實驗的模態與頻譜分析,結果顯示以等效直徑建立的無螺紋螺桿可以代替實際螺紋螺桿。另外,以螺帽的位置區分螺桿的長、短段,觀察螺桿受敲擊後的振形,其顯示出螺桿長、短段會以高低階模態共振,其中螺桿的長段以高階模態振動,而螺桿的短段則以低階模態振動。
Ball screw with a high efficiency, high precision and other characteristics, it in a variety of industries occupies a very important position, so that when the operating speed of the machine, will cause the ball screw friction, collide, centrifugal force and gyroscopic moment between the elements, which resulted in vibration problems. In this paper, vibrations of a ball screw are studied based on nonlinear finite element method, and measure vibration signals of ball screw are compared in experiment. In order to reduce a lot of computing resources, the non-threaded screw of finite element model is established by the method of equivalent diameter, and the stiffness and weight of non-threaded screw must be equivalent to the threaded screw, this paper were compared mode and spectrum analysis of simulation and experiment, the results show that the non-threaded screw represent the threaded screw by the method of equivalent diameter. In addition, the long segment and short segment of screw are distinguished the position by the nut. After hitting the screw, which show the long segment and short segment of screw will be resonance by high-low mode, in which the long segment of screw will be higher modes of vibration, and the short segment of screw will be lower modes of vibration.
誌謝...................................i
中文摘要...............................ii
英文摘要..............................iii
目錄..................................iv
圖目錄............................... .vi
表目錄...............................viii
第一章 前言...........................1
1.1 研究動機與目的...................1
1.2 文獻回顧........................2
第二章 直接積分法與阻尼.................4
2.1 Newmark-beta Operator.........4
2.2 Houbolt Operator..............6
2.3 Single Step Houbolt Operator..7
2.4 Damping.......................9
第三章 敲擊試驗.......................10
3.1 實驗目的.......................10
3.2 滾珠導螺桿之架設................10
3.3 實驗設備.......................10
3.4 RT Pro Photon 6.32操作流程.....11
3.5 實驗步驟.......................25
第四章 滾珠導螺桿模擬模型建立............27
4.1 螺桿等效直徑計算.................27
4.2 有限元素模型的建立...............32
第五章 結果與討論.....................35
第六章 結論..........................49
參考文獻...............................50
附錄A 滾珠導螺桿敲擊試驗頻譜..............51
[1]蘇栢賢,“滾珠導螺桿噪音特性之研究”,清華大學碩士論文 ,2005.
[2]王建文,“滾珠導螺桿低頻噪音源之鑑別與改善研究”,清華大學碩士論文 ,2006.
[3]陳穎宏,“線性滑軌與滾珠導螺桿之振動噪音特性研究”,清華大學碩士論文 ,2006.
[4]Chung, J. and Hulbert, G.M., “A family of single-step Houbolt time integration algorithms for structural dynamics,” Comp. Meth. in App. Mech. Engg., 118, 1994.
[5]Eschmann Hasbargen Weigand,“Ball and Roller Bearings Theory, Design, and Application,” John Wiley and Sons,1985
[6]Tedric A.Harris, “Rolling Bearing Analysis,” John Wiley &; Sons,1984.
[7]Neng Tung Liao, Jen Fin Lin, “Ball Bearing Skidding Under Radial and Axial Loads,” Mechanism and Machine Theory 37,2002 ,pp.91-113.
[8]上銀科技股份有限公司滾珠導螺桿技術手冊
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5. 楊冠政,〈尊重自然—泰勒的環境倫理學說及其應用〉,《環境教育季刊》,第25期,1995年,頁1-12。
6. 程進發,〈自然步調與企業實錢永續發展之道〉,《應用倫理評論》,第47期,2009年12月,頁107-133。
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8. 彭國棟,〈淺談環境正義〉,《自然保育季刊》,第28 期,1999年,頁6-13。
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