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研究生： 張騰元
Teng Yuan Chang
論文名稱： 漸開線正齒輪之疲勞破壞及壽命評估
指導教授： 蔣長榮
C. R. Chiang
口試委員:
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： 2001
畢業學年度： 89
語文別： 中文
論文頁數： 44
中文關鍵詞： 齒輪 、疲勞破壞 、漸開線正齒輪
外文關鍵詞： gear, spur, fatigue
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    • 本文係研究齒輪在正常運轉過程中，可能會發生的疲勞破壞行為，將之分成齒根疲勞破壞及齒面疲勞破壞來進行分析。首先利用有限元素法求出齒根最可能折斷點、齒面受正向應力之每個單位時間的應力，再將每個單位時間的應力累計至一個週次後，就可得到一個週次的應力-時間圖；同樣的方法，我們也可求得齒面受45度剪力及次表面受垂直赫茲剪力之一個週次的剪應力-時間圖。再利用線性損壞準則、梭德堡平均應力方程式及等效應力的觀念加以計算，求出上述情況的疲勞壽命。據此，建立負載與疲勞壽命的關係，以供初步設計的參考。

    目 錄 摘要……………………………………………………………………Ⅰ 目錄……………………………………………………………………Ⅱ 圖目錄…………………………………………………………………Ⅳ 第一章 緒論 1-1 前言…………………………………………………………1 1-2 文獻回顧……………………………………………………1 第二章 相關理論 2-1 漸開線正齒輪簡介…………………………………………3 2-2 Hertz彈性接觸理論……………………………………….6 2-3 破壞理論……………………………………………………8 2-4 疲勞理論……………………………………………………10 第三章 問題分析 3-1 輪齒上最不利的載荷作用點………………………………12 3-2 輪齒危險截面的位置………………………………………12 3-3 有限元素模型的建立………………………………………13 3-4 齒間承載分布的計算………………………………………13 3-5 研究方法……………………………………………………15 第四章 結果與討論 4-1 齒根疲勞分析………………………………………………17 4-2 齒面疲勞分析………………………………………………17 第五章 結論……………………………………………………….20 圖表……………………………………………………………………21 參考文獻………………………………………………………………41 附錄一…………………………………………………………………44 圖 目 錄 頁次 圖1 漸開線幾何圖形 21 圖2 齒條型刀具圖形 21 圖3 過渡曲線示意圖 22 圖4 Hertz接觸理論分布圖 22 圖5 最大剪應力理論 23 圖6 最大畸變能理論 23 圖7 最大正向應力理論 24 圖8 破壞包絡線圖 24 圖9 S-N curve上線性損壞準則的影響 25 圖10 交變應力之專有名詞定義 25 圖11 交變應力與平均應力影響示意圖 26 圖12 材料之S-N curve示意圖 26 圖13 齒輪嚙合圖 27 圖14 齒輪嚙合區之受載情形 27 圖15 Hofer 30 切線法 28 圖16 漸開線正齒輪之有限元素模型 28 圖17 齒輪嚙合示意圖 29 圖18 齒輪簡化成彈簧示意圖 29 圖19 漸開線正齒輪單齒之邊界條件及有限元素模型 30 圖20 影響齒面破壞之作用力 30 圖21 齒根一個週次應力-時間圖 31 圖22 AISI 4340鋼全壽命圖 31 圖23 齒根疲勞F-N CURVE 32 圖24 欲觀察節點在齒面上之位置 32 圖25 node.1~7間之應力-時間及剪應力-時間曲線圖 33 圖26 node.8~14 間之剪應力-時間曲線圖 35 圖27 以單齒嚙合初始點node.3說明此二曲線意義圖 36 圖28 齒面受正向應力疲勞F-N CURVE 37 圖29 node.5內側距離 之node.12剪應力-時間曲線說明圖 38 圖30 距齒面 之剪應力疲勞F-N CURVE 39 圖31 圖28與圖30數據結果之趨勢比較圖 40

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