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研究生:曹昌偉
研究生(外文):Chang-Wei Cao
論文名稱:球形齒輪之特性研究
論文名稱(外文):Characteristic Study of Spherical Gear
指導教授:張信良張信良引用關係
指導教授(外文):Shinn-Liang Chang
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:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:65
中文關鍵詞:球形齒輪應力分析創生法漸開線齒輪
外文關鍵詞:spherical gearstress analysisgeneration methodinvolute gear
相關次數:
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球形齒輪因製造程序不同可分為凸狀球形齒輪及凹狀球形齒輪,球形齒輪具有與圓錐形齒輪的特性,且可應用於兩軸平行或有交角的情況下,而球形齒輪組於運轉中可允許些微角度偏差為其最大特性。目前已有許多學者針對正齒輪、圓錐形齒輪、螺旋齒輪等進行研究,但針對球形齒輪進行研究部分仍屬少見。本文針對球形齒輪特性進行探討,主要利用Autodesk Inventor繪圖軟體建立實體模型並利用ANSYS WORKBENCH有限元素分析軟體進行接觸應力分析,建模過程及模擬成型圓盤齒輪銑刀於數值控制加工機進行球形齒輪實體加工的方式,漸開線齒輪是採用創生法產生,針對不同角度組合之凸對凸球形齒輪組及凸對凹球形齒輪組進行有限元素分析,藉由接觸應力分佈情況進而了解球形齒輪組實際運轉時其接觸情形。

Spherical gear due to the manufacturing process can be divided into convex spherical gear and concave spherical gear. Spherical gears having the characteristics of the conical gears, and can be applied in parallel or intersected axes transmission. They allow slight angle deviation in the transmission. Until now, most researches focus on the study of spur gear, conical gears, and helical gears, but researches related to the spherical gear are still rare.In this thesis, the characteristics of spherical gears are investigated. Autodesk Inventor graphics software is applied to create a solid model and using ANSYS WORKBENCH finite element analysis software for contact stress analysis, modeling and manufacturing simulation of numerical control processing machine. The rack cutter generates the involute gear. Here different angles combinations of convex-convex and convex-concave spherical gear set are analyzed by the finite element analysis. The contact stress distribution obtained from the FEM analysis will improve the understanding of the spherical gear set applied in actual device.

中文摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
符號表 x
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究內容 3
第二章 基本理論 5
2.1 齒輪的齒形曲線 5
2.1.1 漸開線曲線 5
2.2 漸開線曲線特性 8
2.2.1 直角座標系 8
2.2.2 切線座標系 10
2.2.3 切線極座標系 10
2.2.4 齒條(rack)形齒條刀創生出漸開線的原理 11
第三章 球形齒輪的建立 14
3.1 位置向量轉換 14
3.2 球形齒輪之建立 16
3.2.1 球形齒輪實體加工 16
3.2.2 球形齒輪CAD實體模型建立 18
3.3 球形齒輪之組合 26
第四章 球形齒輪對應力分析 30
4.1 ANSYS WORKBENCH簡介 30
4.2 球形齒輪組有限元素應力分析 31
4.2.1 有限元素應力分析 31
4.2.2 ANSYS WORKBENCH分析流程 32
4.3 例題分析 33
第五章 結論與未來展望 58
5.1結論 58
5.2未來展望: 58
參考文獻 59
Extended Abstract 61
簡歷 65



[1]趙立碁,「球形齒輪之數學模式及接觸分析」,國立交通大學機械工程學系,碩士論文,民國94年。
[2]羅偉旭,「以圓弧形滾齒刀創成之球形齒輪的齒面數學模式和接觸分析」,碩士論文,民國96年。
[3]趙立碁,「球形齒輪之有限元素應力分析」,全國機構與機器設計學術研討會,頁次,新竹,民國97年11月。
[4]山崎隆,「改變齒形並具特色之圓錐形齒輪及球形齒輪」,機械設計(日本),第34卷第13期,第53~60頁,民國79年10月。
[5]楊義雄譯(山崎隆原著) ,「改變齒形並具特色之圓錐形齒輪及球形齒輪」,機械月刊,民國80年7月。
[6]Litvin, F. L., Theory of Gearing, NASA Reference Publication 1212, Washington D. C., 1989.
[7]Litvin, F. L., Gear Geometry and Applied Theory, PTR Prentice Hall, New Jersey, 1994.
[8]Litvin, F. L., and Fuentes, A., Gear Geometry and Applied Theory, Second Edition, Cambridge University Press, 2004.
[9]Tsay , C. B., and Fong, Z. H., “Computer Simulation and Stress Analysis of Helical Gears with Pinion Circular Arc Teeth and Gear Involute Teeth”, Mechanism and Machine Theory, Vol. 26, No. 2, pp. 145-154, 1991.
[10]劉家彰,「漸開線錐形齒輪對之特性研究」,國立交通大學機械工程學系,博士論文,民國91年。
[11]Livtin, F. L., and Fuentes, A., Gear Geometry and Applied Theory, Cambridge University Press, New York, 2004.
[12]楊中豪,「正齒輪之參數化應力分析」,國立中正大學機械工程學系,碩士論文,民國96年7月。
[13]李均澤,齒輪設計,高立圖書有限公司,台北,民國77年。
[14](日)近畿齒車墾話會編,圓柱齒輪設計與製作,王龍祥譯,正言出版社,台南,民國66年11月。



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