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研究生: 王竹豪
Wang, Chu Hao
論文名稱: 具三弧面中間桿的搖擺式從動件之盤形凸輪機構的設計
The Design of Disk Cam Mechanisms with an Oscillating Follower Having an Added Triple-arc-faced Intermediate Link
指導教授: 吳隆庸
Wu, Long Iong
口試委員: 蔡錫錚
Tsai, Shyi Jeng
雷衛台
Lei, Wei Tai
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年: 2015
畢業學年度: 103
語文別: 中文
論文頁數: 166
中文關鍵詞: 三弧面確動有槽凸輪帶肋凸輪凸輪輪廓接觸應力
外文關鍵詞: Triple-arc-faced, Positive-drive, Grooved cam, Ribbed cam, Cam profile, Contact stress
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  • 本文提出一種嶄新的具有中間桿的搖擺式從動件之盤形凸輪構造,該中間桿件包含有三弧面並以軸樞與端接器相聯接。該凸輪機構具有兩組相對應的輪廓曲線,且凸輪輪廓可以為溝槽式或是凸緣式的設計。此新穎的搖擺式從動件構造首次可隨時與凸輪保持接觸的三個接觸點,從而得以相對降低凸輪與中間桿件間的正向接觸力。因此,相較於習用的單點接觸之搖擺式從動件,使用加入三弧面中間桿之從動件可降低作用於凸輪與中間桿件間的接觸應力。本研究提出一套解析法來設計額外加入三弧面中間桿的搖擺式從動件之盤形凸輪機構。鑑於實務上的考量,本文建議在凸輪與中間桿件間施加預壓負荷以避免產生間隙。根據本研究的內容與其所獲的結果顯示,相對於使用滾子從動件,若採用新式的從動件,最大接觸應力之降幅約59.9% ~ 81.5%;相對於使用平板式從動件,最大接觸應力之降幅約23.6% ~ 64.7%;相對於使用凹面從動件,最大接觸應力之降幅約6.9% ~ 57.1%。


    This research proposes a novel configuration of disk cam mechanism with an intermediate link mounted between cam and oscillating follower. The intermediate link is made triple-arc-faced and pivoted on end-effector. The driving cam has two sets of profiles, which can be either grooved or ribbed form to guarantee the positive-drive motion. Such a configuration of cam mechanism is able, for the first time, to theoretically realize the triple-point contact between cam and oscillating follower. Having multiple contact points yields much lower contact forces exerted between the mating cam and intermediate link. Therefore, the contact stress on cam contour can be correspondingly diminished by a certain amount in comparison with using common oscillating follower in contact with cam at one point. An analytical approach is addressed to illustrate how to synthesize such cam mechanism. For the sake of practicality, the preload is suggested for the elimination of internal clearances between the triple-arc-faced intermediate link and the cam. The results of this research indicates that using the triple-arc-faced follower yields a reduction of the contact stress by 59.9% ~ 81.5% in comparison with using the oscillating roller follower; 23.6% ~ 64.7% in comparison with using the oscillating flat-faced follower; 6.9% ~ 57.1% in comparison with using the oscillating concave-faced follower.

    Abstract I 摘要 II 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 VIII 表目錄 XV 符號說明 XVI 第一章 前言 1 1.1 概述 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 研究動機與目的 6 第二章 搖擺式滾子從動件之盤形凸輪機構的設計 7 2.1 瞬心向量法求凸輪輪廓 7 2.2 凸輪輪廓曲線的設計 7 2.3 分析設計結果 10 2.3.1 壓力角 10 2.3.2 曲率半徑 11 2.3.3接觸應力 12 2.4 實例分析與討論 16 第三章 搖擺式平面從動件之盤形凸輪機構的設計 21 3.1 凸輪輪廓曲線的設計 21 3.2 分析設計結果 23 3.2.1 壓力角 23 3.2.2 接觸應力 24 3.3 實例分析與討論 26 第四章 搖擺式凹面從動件之盤形凸輪機構的設計 31 4.1 凸輪輪廓曲線的設計 31 4.2 分析設計結果 34 4.2.1 壓力角 34 4.2.2 接觸應力 35 4.3 實例分析與討論 37 第五章 具三弧面中間桿的搖擺式從動件之有槽凸輪機構的設計 42 5.1 具三弧面中間桿的搖擺式從動件之有槽凸輪機構 42 5.2 有槽凸輪輪廓曲線的設計 44 5.2.1內輪廓的合成 45 5.2.2 從動件升程與凸輪旋轉角的補償 48 5.2.3 外輪廓的生成 53 5.3 從動件之運動曲線分析 55 5.4 接觸應力之分析 58 5.5 設計結果與討論 63 5.5.1 實例分析 63 5.5.2 設計參數對接觸應力的影響 74 5.6 改變中間桿設計的有槽凸輪機構 77 5.7 改變中間桿設計的有槽凸輪機構之運動曲線分析與實例分析 84 5.8 改變中間桿設計的有槽凸輪機構之接觸應力分析與實例分析 93 第六章 具三弧面中間桿的搖擺式從動件之帶肋凸輪機構的設計 101 6.1 具三弧面中間桿的搖擺式從動件之帶肋凸輪機構 101 6.2 帶肋凸輪輪廓曲線的設計 103 6.2.1 外輪廓的合成 104 6.2.2 從動件升程與凸輪旋轉角的補償 104 6.2.3 內輪廓的生成 109 6.3 從動件之運動曲線分析 111 6.4 接觸應力之分析 114 6.5 設計結果與討論 118 6.5.1 實例分析 119 6.5.2 設計參數對接觸應力的影響 130 6.6 改變中間桿設計的帶肋凸輪機構 133 6.7 改變中間桿設計的帶肋凸輪機構之運動曲線分析與實例分析 140 6.8 改變中間桿設計的帶肋凸輪機構之接觸應力分析與實例分析 149 第七章 結論與建議 157 7.1 結論 157 7.2 建議 159 參考文獻 165

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