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研究生:張銪庭
研究生(外文):CHANG,YU-TING
論文名稱:棘輪扳手機構與應力分析
論文名稱(外文):Mechanism and stress analysis of the ratchet wrench
指導教授:張嘉隆張嘉隆引用關係
指導教授(外文):CHANG,CHIA-LUNG
口試委員:鄭俊誠周至宏
口試委員(外文):JENG,JIUN-CHENGCHOU,CHIH-HUNG
口試日期:2015-07-13
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:機械工程系
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:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:67
中文關鍵詞:有限元素方法疲勞壽命齒輪棘輪扳手
外文關鍵詞:Finite Element MethodFatigue LifeGearRatchet Wrench
相關次數:
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本研究第一部分應用顏氏創意機構設計方法,執行快速扭轉棘輪扳手機構分析,對於所有可行之機構拓樸進行比較,選出最佳機構設計。

第二部份是以48齒棘輪扳手進行齒數增加應力分析,將原本48齒齒數增加至80齒和90齒齒數,制齒部份分別以3~7齒設計探討不同齒數接觸下之棘輪本體及制齒之力學行為。

在棘輪嚙合應力分析,因漸開線齒輪彎曲及接觸應力有公式可供計算,先模擬漸開線齒輪之應力,比較模擬與理論值,確認邊界條件設定的可靠性,再將邊界條件應用在棘輪扳手模擬中,並比較棘輪及制齒接觸應力、彎曲應力以及疲勞壽命,模擬結果顯示隨著齒數及接觸面積的增加,棘輪及制齒之最大應力值會減少,此可供棘輪機構設計參考。

First part of this study, the creative mechanism design is used to analyze the fast action twist ratchet wrench. Compared with all possible mechanism topologies and the optimal mechanism design is chosen.

Second part of this study, the stress analysis of ratchet wrench is performed. The studied tooth number of ratchet is increased from 48 to 80 and 90. The contact mechanical behaviors of the wrench for different combinations between the pawl, tooth number from 3 to 7, and the ratchet, tooth number either 80 or 90, are studied. The effects of different combinations on the stress distributions of the wrench are compared.

The stress simulation of the involute gear is performed first. Then the contact and bending stress of the involute gear are calculated by formulas from AGMA. The simulated and calculated stresses are compared to verify the boundary conditions of the gear model. The similar boundary conditions are adopted for the wrench model. The contact and bending stresses as well fatigue life of the ratchet, pawl and the wrench body are carried out by simulation. The results show that the stresses are decreased with increasing the contact areas.

摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
符號說明 ix
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機與目的 2
1.3文獻回顧 4
1.4 研究步驟 6
第二章 創意性機構設計 7
2.1創意性機構設計 7
2.2 現有設計與拓樸構造特性 8
2.3 一般化 9
2.3.1 一般化接頭與連桿 10
2.3.2 一般化原則 10
2.4 一般化鏈 12
2.4.1 平面自由度 13
2.5數目合成 13
2.6 一般化(運動)鏈圖譜 14
2.7 設計需求限制與可行特殊化鏈圖譜 16
2.7.1設計需求與限制 16
2.7.2特殊化 17
第三章 齒輪力學與模擬方法 19
3.1赫茲接觸應力理論 19
3.1.1兩平行軸線圓柱間的接觸 19
3.1.2齒輪接觸應力 20
3.2齒輪彎曲應力 21
3.3疲勞相關理論 24
3.4高週期疲勞 24
3.4.1應力壽命曲線(S N-Curve) 24
3.4.2 疲勞限 25
3.4.3 週期應力 25
3.4.4壽命週期計算 27
3.5有限元素方法簡介 28
3.6 結構力學分析 28
3.6.1 結構應力及平衡方程式 28
3.7 非線性結構分析 31
3.8 接觸分析 33
3.8.1 接觸元素介紹 33
3.8.2 面對面接觸元素應用 34
3.8.3 實常數設定 36
3.9 網格收斂分析 37
3.9.1 h-收斂分析 37
3.9.2 p-收斂分析 38
3.10 模擬執行步驟 39
第四章 模擬結果與討論 40
4.1 漸開線齒輪模擬 40
4.2 漸開線齒輪應力計算 40
4.2.1漸開線齒輪接觸應力計算 40
4.2.2 漸開線齒輪彎曲應力計算 41
4.3 漸開線齒輪模擬 42
4.3.1 模型邊界條件設定 43
4.3.2 接觸應力分析結果驗證 44
4.3.3 彎曲應力分析結果驗證 45
4.4 棘輪齒形設計 47
4.4.1 棘輪齒形設計公式 47
4.4.2 80、90齒棘輪與制齒3至7齒接觸設計 48
4.5 棘輪機構有限元素模擬 49
4.5.1 棘輪機構幾何模型 49
4.5.2 棘輪機構網格建立與邊界條件設定 50
4.5.3 棘輪機構模擬之應力擷取 53
4.6 疲勞壽命計算 62
第五章 結論與未來展望 64
5.1 結論 64
5.2未來展望 65
參考文獻 66

1.Yi-Cheng Chen, and Chung-Biau Tsay, 2002, Stress Analysis of a Helical Gear Set with Localized Bearing Contact, Finite Elements in Analysis and Design, Vol.38, pp.707–723.
2.Yogesh C.Hamand, and Vilas Kalamkar, 2011, Analysis of Stresses and Deflection of Sun Gear by Theoretical and ANSYS Method , Modern Mechanical Engineering, Vol.1, pp.56-68.
3.Seok-Chul Hwang, Jin-Hwan Lee, Dong-Hyung lee, Seung-Ho Han, and Kwon-Hee lee, 2013, Contact Stress Analysis for a pair of Mating Gears, Mathematical and Computer Modeling, Vol.57, pp.40-49
4.Gonzalez-Perez Ignacio, Jose L. Iserte, and Alfonso Fuente , 2011, Implementation of Hertz theory and validation of a finite element model for stress analysis of gear drives with localized bearing contact, Mechanism and Machine Theory, Vol. 46,pp.765 -783.
5.J.Kramberger, M.Sraml, I.Potre, and J.Flasker, 2004, Numerical calculation of bending fatigue life of thin-rim spur gears, Engineering Fracture Mechanics, Vol.71, pp.647-656.
6.Kishor N.Naik, 2014, Static Analysis Bending Stress on Gear Tooth Profile By Variation of Gear Parameters With The Help of FEA, International Journal of Engineering Research & Technology(IJERT), Vol.3, pp.132-136.
7.American Gear Manufacturers Association, 1995, American National Standard Fundamental Rating Factors and Calculation Methods for Involute Spur and Helical Gear Teeth, Virginia.
8.Joseph E. Shigley, and Charles R. Mischke, 2003, Mechanical Engineering Design, Sixth Metric Edition, Mc Graw Hill Companies, New York.
9.Robert L. Mott, 1992, Machine Element in Mechanical Design, Second Edition, Maxwell Macmillan International Editions, New Jersey.
10.王樹人、路俊秀、林孟霞,2002,外齒棘輪片型棘爪型棘輪扳手設計計算,(中國大陸) 機械設計,第10期,48~51頁。
11.王樹人、路俊秀、林孟霞,2004,NP型內棘輪扳手的設計計算,(中國大陸)機械設計,第21卷,第2期,60~62頁。
12.路俊秀,1999,內齒棘輪月形棘爪型棘輪扳手的設計計算,(中國大陸)工具技術,第33卷,第8期,20~23頁。
13.陳志吉,2012,棘輪扳手之輔助控制結構,中華民國專利公報,M438356。
14.陳志吉,2013,具切換模式棘輪扳手輔助控制結構,中華民國專利公報,M449063。
15.周昀亮,2014,棘輪扳手之棘輪機構最佳化設計,國立雲林科技大學,機械工程系,碩士論文。
16.簡世展,2014棘輪扳手齒輪傳動機構之最佳齒型疲勞設計,國立雲林科技大學,機械工程系,碩士論文。
17.李輝煌,2005,ANSYS工程分析基礎與觀念,高立圖書有限公司,台北。
18.林震,吳嘉祥,陳源豐,簡守謙,張振隆,劉啓昌,劉興華,2002,機械設計第七版,高立圖書有限公司,台北。
19.康淵,陳信吉,2011,ANSYS入門,全華圖書股份有限公司,台北。
20.劉晉奇,褚晴輝,2006,有限元素分析與ANSYS的工程應用,蒼海書局,台中。
21.顏鴻森,2006,機械裝置的創意性設計,東華書局,台北。
22.顏鴻森,吳隆庸,2006,機構學,東華書局,台北。

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