臺灣博碩士論文加值系統

本文之目的在於建立工具機模態測試平台，以衝擊錘輸入衝擊訊號，並分析加速規量測之訊號，建立工具機主要零件之振動模態。本文之研究包括振動模態量測以及有限元素分析兩大部分。在振動模態量測部分，本研究藉由合作廠商取得實驗用工具機，拆解為五大鑄件，分別為主軸頭、底座、立柱、鞍座以及工作臺，為單純化測試條件，測試時利用工廠的天車懸吊鑄件，使其邊界保持自由狀態，以衝擊錘敲擊鑄件，再以加速規量測鑄件之暫態響應，透過頻譜分析後可得到頻率響應函數。藉由多點位置之加速規訊號，可建構出鑄件之共振頻率以及振動模態。這些數據匯入MS EXCEL，可呈現出三維振動模態動畫。在分析方面，本研究先以SolidWorks軟體繪出實驗鑄件，再匯入有限元素分析軟體ANSYS進行模態分析。分析與實驗結果顯示，MS EXCEL之後處理程式可正確顯示模態振形，而鑄件的不同，分析之自然頻率比實驗結果低約4.9%到13.8%。本研究利用楊氏係數修正，提出修正鑄件材料性質之分析程序，修正後結果顯示，可正確分析鑄件的自然頻率。透過本研究所建置之模態測試平台，工程師可藉由簡易操作介面執行模態測試，測試結果可供機台強度、結構、動態設計之參考。

致謝 III
摘要 IV
Abstract V
目綠 VI
圖目綠 VIII
表目綠 XII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究動機 4
1.4 本文架構 5
第二章 振動概論及頻譜分析理論 6
2.1 單自由振動系統 6
2.1.1 無阻尼振動系統 6
2.1.2 黏滯阻尼振動系統 7
2.2 傅立葉轉換 8
2.2.1 離散傅立葉轉換 8
2.2.2 快速傅立葉轉換 8
2.3 頻率響應函數 9
第三章 實驗步驟與有限元素分析 10
3.1 實驗鑄件 10
3.2 實驗儀器 13
3.2.1 衝擊錘 14
3.2.2 加速規 15
3.3 實驗步驟 16
3.3.1 吊掛鑄件 16
3.3.2 規劃量測點 17
3.3.3 敲擊鑄件 19
3.3.4 接收訊號 19
3.4 實驗軟體設置 20
3.4.1 Novian軟體設置 20
3.5 振動系統之頻譜分析實驗操作 22
3.6 後處理程式 34
3.7 ANSYS workbench軟體設置 37
第四章 實驗及分析結果 39
4.1 主軸頭敲擊實驗結果與分析比對 39
4.2 立柱敲擊實驗結果與分析比對 44
4.3 工作臺敲擊實驗結果與分析比對 48
4.4 鞍座敲擊實驗結果與分析比對 52
4.5 底座敲擊實驗結果與分析比對 56
4.6 有限元素分析與比較 60
第五章 結論與未來展望 71
參考資料 73

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