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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳楷勝
研究生(外文):CHEN,KAI-SHENG
論文名稱:工具機機台阻尼特性研究
論文名稱(外文):Department of Mechanical Engineering National Chin-Yi University of Technology
指導教授:陳永銓陳永銓引用關係
指導教授(外文):CHEN,YEONG-CHYUAN
口試委員:鄭碁弘吳俊奕
口試日期:2019-01-02
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
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:2019
畢業學年度:107
語文別:中文
論文頁數:50
中文關鍵詞:結構阻尼對數衰減
外文關鍵詞:Structure dampingLogarithmic decrement coefficients
相關次數:
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科技發達製造技術日益精密的現況,生產與製造之機台,必選用適當阻尼與減震材質。在工具機產業中,切削顫振常導致刀具磨耗加速、影響表面粗糙度與縮短主軸壽命,傳統上常利用降低切削深度的方法抑制顫振發生,但降低切削深度會造成加工效率下降,本文將研究工具機常使用之鑄鐵材料均向性均質固體材料,其內部存在結構阻尼,或稱遲滯阻尼,將會漸漸消耗震動源之能量,而達成減緩震動之擺幅,即減震之功能。於此量測均質鑄鐵材,以樑彎曲方式量測其阻尼特性與應變週期之相關性。取材灰鑄鐵、球墨鑄鐵二種材料,以懸臂方式固定,用不同長度測試,將自由端適量產生擾動,以高速攝影紀錄其自由擺動之過程,再以慢放方式播放擺動過程,取樣適量之時間(大約3秒),量取最大最小之振幅,計算擺動振幅之對數衰減,推算阻尼比、阻尼振頻等機械性質。最後推論鑄鐵材料應用於工具機抑振效果頗具成效。
Advanced manufacturing technologies today have become more sophisticated. The bed of the machine tool must use materials with appropriate damping and shock absorbing ability. In the machine tool industry, the chatter phenomenon accelerates tool wear, affect surface roughness and shorten spindle life. The conventional approach reduces the depth of cut to suppress the occurrence of chatter vibration. This however, reduces the depth of cut and results in a decreased processing efficiency. This study is based on cast iron commonly used in machine tools. It is an isotropic and homogeneous solid material with inner structural damping or called hysteresis damping. It serves the function of subduing the energy of vibration gradually and reducing the vibration amplitude, i.e. shock absorption. In this experiment, the homogeneous cast iron is measured and the relationship between the damping characteristics and the strain cycle is measured by bended cantilever beams made of gray cast iron and nodular cast iron. Different specimen lengths are used to yield controllable vibration at the free end. The vibration of the free end was recorded by high-speed photography. The vibrating process was then examined in slow motion sampled at approximated three-second period with maximum and minimum amplitudes documented. The logarithmic decay of the vibrating amplitude was calculated and the mechanical properties such as damping ratio and damping frequency were estimated. Finally, it is inferred that cast iron materials are very effective in the vibration suppression of machine tools.
摘要 i
ABSTRACT ii
目錄 iii
表目錄 v
圖目錄 vi
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2智慧機械 1
1.3工具機結構設計的原則: 1
1.4文獻回顧 2
第二章 研究方法 3
2.1 工具機台材質選用與設計 3
2.2動剛性 6
2.3 結構內部阻尼 7
2.4 黏滯阻尼模擬 7
2.5 振動與振幅比 8
第三章 實驗分析與數值結果 10
3-1工具機選用鑄鐵與機台材質 10
3.1.1灰口鑄鐵成份及機械性能參考 13
3.1.2球墨鑄鐵成份及機械性能參考 16
3.1.3灰口鑄鐵與球墨鑄鐵工業上的應用 19
3.1.4認識米漢納鑄鐵(Meehanite) 21
3.1.6鑄鐵材力學性能 24
3.2 試棒準備 26
3.3 試棒機械性質測試 29
3.4 懸臂樑振動頻率測試 31
3.5 阻尼比計算 33
3.6 實驗數據 36
3.7 鑄鐵材阻尼實測 41
第四章 結果與討論 46
4.1一般金屬材質阻尼研究之比較 46
4.2工具機材質阻尼研究之比較 47
第五章 結論 48
5.1 結論 48
參考文獻 49
1. L. Meirovitch, Fundamentals of Vibrations, McGraw- Hill 864 pp, 2001.
2. S. S. Rao, Mechanics Vibrations, 5th. ed. Pearson 1084 pp, 2011.
3. H. Mevada and D. Patel, “Experimental determin- ation of structural damping of different materials,” Procedia Engineering, Vol. 114, 110-115, 2016.
4. C. D. Lee, “Damping properties on age hardening of Al-7Si-0.3Mg alloy during T6 treatment,” Materials Science and Engineering Vol. A 394, 112-116, 2005.
5. J. F. Hunt, H. Zhang, Z. Guo and F. Fu “Cantilever beam static and dynamic response comparison with mid-point bending for thin MDF composite panels,” Bio-Resources, Vol. 8(1), 115-129, 2013.
6. J. S. Rao, Vibratory condition monitoring of machines, Alpha Science, p225, 2000.
7. A. Pytel and J. Kiusalaas, Mechanics of materials, Cengage Learning, 570 pp, 2012.
8. A. G. Pierso and T. L. Paez, Harris' shock and Vibra- tion handbook. p7.24, McGraw- Hill, 2010.
9. J. Zhang, R. J. Perez and E. J. Lavernia, “Documen- tation of damping capacity of metallic, ceramic and metal-matrix composite materials.” Journal of Mater- ials Science Vol. 28 28, 2395-2404l, 1993.
10. 工業技術研究院中分院智慧化工具機技術中心羅佐良副主任,“工具機結構設計與分析”
11. 資料來源:灰口鑄鐵材料規格 - 大詠城機械http://www.wsmc.com.tw/specification.php
12. 資料來源:球墨鑄鐵材料規格 - 大詠城機械http://www.wsmc.com.tw/specification.php?show=2
13. 資料來源:球狀石墨鑄鐵-炬鋒特殊鋼股份有限公司https://www.jfs-steel.com/zh-TW/steelCat/361.html
14. 資料來源:灰口鑄鐵-炬鋒特殊鋼股份有限公司https://www.jfs-steel.com/zh-TW/steelCat/360.html
15. William F.Smith,1993,Structure and properties of engineering alloys, McGraw-Hill,
16. 羅佐良、林錦德、樑碩芃,2016, “何謂智慧機械(工具機篇)” ,機械資訊,頁8-14,2016/04。
電子全文 電子全文(網際網路公開日期:20240129)
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