簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 黃友豪
Huang, You-Hao
論文名稱: 搖擺式凸面從動件之盤形凸輪機構的設計
The Design of the Disk Cam Mechanisms with Convex-faced Followers
指導教授: 吳隆庸
Wu, Long-Iong
口試委員: 鍾添東
雷衛台
蔡錫錚
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: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 100
中文關鍵詞: 凸面從動件接觸應力凸輪輪廓瞬心向量法
相關次數: 點閱:1下載:0
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  •   搖擺式凸面從動件雖相當少見,但已被應用於汽機車引擎汽門機構之中,因此本文希望探討引擎中使用外凸圓曲面從動件取代一般常見的平面與滾子從動件之原因,並將凹面從動件列入一併比較,分析四種從動件類型的最大接觸應力與以上各參數的關係。

      本文的目的在於發展一套解析法來計算凸面從動件之盤形凸輪的輪廓,同時也分析這種凸輪機構的接觸力、接觸應力等,以說明凸面從動件的優點。選定盤形凸輪系統的相關條件、從動件的尺寸及從動件運動曲線函數後,即可定出凸輪機構的三個速度瞬心的位置。凸輪與從動件的接觸點就可以藉由從動件的位置以及這些瞬心的位置決定。藉這些條件即可導出凸輪節曲線的向量參數方程式、壓力角的方程式、凸輪輪廓的向量參數方程式以及凸輪輪廓的曲率半徑參數方程式。將凸輪機構受力狀態分析之後,即可用赫茲接觸應力理論計算凸輪與從動件的接觸應力,並將四種不同從動件(平面式、滾子式、凹面式以及凸面式從動件)的接觸應力加以分析比較。本文將推導、列述這些方程式、分析且比較其接觸力與接觸應力等表現,並分別以實例繪圖說明整個解析的過程以及所得到的結果。

      根據範例的分析結果可推斷,凸面從動件的曲率半徑值會對降低凸輪機構的接觸力有顯著的影響。在壓力角、接觸力與最大接觸應力的比較上,四種從動件各有其優缺點所在,故選用時應依據實際應用情形而定。


    Abstract I 摘 要 II 誌 謝 III 目 錄 IV 圖 目 錄 VI 表 目 錄 X 符 號 說 明 XI 第一章 前言 1 1-1 概述 1 1-2 文獻回顧 1 1-3 研究動機與目的 2 第二章 搖擺式盤形凸輪輪廓與曲率半徑 5 2-1 平面機構的瞬心 5 2-2 向量法求凸輪輪廓 6 2-2-1 向量法求搖擺式平面從動件凸輪輪廓 7 2-2-2 向量法求搖擺式滾子從動件凸輪輪廓 9 2-2-3 向量法求搖擺式內凹圓曲面從動件凸輪輪廓 11 2-2-4 向量法求搖擺式外凸圓曲面從動件凸輪輪廓 13 2-3 曲率半徑之計算 15 2-4 凸輪輪廓過切與機構能否適當運動之判斷 17 2-4-1 平面從動件凸輪之判斷 17 2-4-2 滾子從動件凸輪之判斷 18 2-4-3 內凹圓曲面從動件凸輪之判斷 19 2-4-4 外凸圓曲面從動件凸輪之判斷 20 第三章 搖擺式盤形凸輪接觸應力分析 21 3-1 最大接觸應力 21 3-2 回位彈簧設計 21 3-3 搖擺式滾子從動件擺臂長的設計 27 3-3-1 搖擺式滾子從動件擺臂長的設計原理 27 3-3-2 搖擺式滾子從動件擺臂長與壓力角之關係 31 3-4 搖擺式盤形凸輪輪廓表面接觸力 35 3-4-1 搖擺式平面從動件凸輪輪廓表面接觸力計算 35 3-4-2 搖擺式滾子從動件凸輪輪廓表面接觸力計算 39 3-4-3 搖擺式內凹圓曲面從動件凸輪輪廓表面接觸力計算 43 3-4-4 搖擺式外凸圓曲面從動件凸輪輪廓表面接觸力計算 47 3-5 搖擺式盤形凸輪接觸應力 51 3-5-1 搖擺式平面從動件凸輪接觸應力計算 51 3-5-2 搖擺式滾子從動件凸輪接觸應力計算 52 3-5-3 搖擺式內凹圓曲面從動件凸輪接觸應力計算 54 3-5-4 搖擺式外凸圓曲面從動件凸輪接觸應力計算 56 3-6 搖擺式從動件表面接觸力所造成之力矩 58 3-6-1 搖擺式平面從動件表面接觸力所造成之力矩計算 58 3-6-2 搖擺式滾子從動件表面接觸力所造成之力矩計算 59 3-6-3 搖擺式內凹圓曲面從動件表面接觸力所造成之力矩計算 60 3-6-4 搖擺式外凸圓曲面從動件表面接觸力所造成之力矩計算 62 3-7 本章結果與討論 63 第四章 設計參數對最大接觸應力之影響 71 4-1 從動件偏位量對最大接觸應力之影響 71 4-2 凸輪基圓半徑對最大接觸應力之影響 74 4-3 凸輪與從動件旋轉軸心距對最大接觸應力之影響 76 4-4 從動件升程對最大接觸應力之影響 80 4-5 凸輪轉速對最大接觸應力之影響 87 4-6 本章結果與討論 91 第五章 結論 92 參 考 文 獻 95 附錄A 98 附錄B 99 附錄C 100

    1. Martin, G. H., 1982, Kinematics and Dynamics of Machine, 2nd Ed., McGraw-Hill, New York, pp. 208-216.
    2. 顏鴻森,吳隆庸,2006,機構學,東華書局,台北,221-304頁。
    3. Norton, R. L., 2004, Design of Machinery, 3rd Ed., McGraw-Hill, New York, pp. 377-458.
    4. Collins, J. A., 2003, Mechanical Design of Machine Elements and Machines, John Wiley & Sons, New York, pp. 232-237.
    5. Shigley, J. E., Mischke, C. R., and Budynas, R. G., 2004, Mechanical Engineering Design, 7th Ed., McGraw-Hill, New York, pp. 161-166.
    6. 郭連聲,柴邦衡,1976,凸輪機構,中國機械工業出版社,北京市年,99-127頁。
    7. Norton, R. L., 2002, Cam Design and Manufacturing Handbook, Industrial, New York, pp. 331-333, pp. 358-376.
    8. Wu, L. I., 2003, “Calculating conjugate cam profile by vector equation,” Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part C:Journal of Mechanical Engineering Science, Vol. 217, No. 10, pp. 1117-1123.
    9. Waldron, K. J., and Kinzel , G. L., 1999, Kinematics, Dynamics, And Design of Machinery, John Wiley & Sons, New York, pp. 361-367.
    10. Nayak, N., Lakshminarayanan, P. A., Babu, M. K. G., and Dani, A. D., 2006, “Predictions of cam follower wear in diesel engines,” Wear, Vol. 260, No. 1-2, pp. 181-192.
    11. 陳端偉,2008,平移式從動件之盤形凸輪機構設計與分析,碩士論文,國立清華大學動力機械工程學系,新竹。
    12. 劉俊宏,2009,搖擺式凹面從動件之盤型凸輪機構的設計,碩士論文,國立清華大學動力機械工程學系,新竹。
    13. 松田孝,佐藤元宥,黑川喜生,辛坊正澄,1986,高速カム機構の動力学的シミュレーション,精密工學會誌,52卷,12期,2058-2065頁。
    14. 吳隆庸,洪嘉宏,張信良,2002,盤形凸輪輪廓的向量式表示法,技術學刊,17卷,1期,59-65頁。
    15. 陳昭良,1998,徑向式從動件平板凸輪接觸應力特性質之分析以及凸輪輪廓誤差對從動件運動曲線之影響,碩士論文,國立清華大學動力機械工程學系,新竹。
    16. 林宏宇,1993,擺動式滾子從動件共軛板凸輪之最佳化設計,碩士論文,國立清華大學動力機械工程學系,新竹。
    17. Johnson, K. L., 1985, Contact Mechanics, Cambridge University Press, New York, pp. 84-106.
    18. Boresi, A. P., Sidebottom, O. M., 1985, Advanced Mechanics of Materials, 4th Ed., John Wiley & Sons, New York, pp. 599-643.
    19. Norton, R. L., 1996, Machine Design An Integrated Approach, Prentice-Hall, N.J., pp. 493-530.
    20. 吳曉暉,1994,凸輪從動件運動曲線之分析與評估,碩士論文,國立清華大學動力機械工程學系,新竹。
    21. 小栗富士雄,小栗達男,1984,機械設計圖表便覽,台隆書店,台北,第八章。
    22. Rothbart, H. A., 1956, Cams Design, Dynamics, and Accuracy, John Wiley & Sons, New York, pp. 257-268.
    23. Rothbart, H. A., 2004, Cam Design Handbook, McGraw-Hill, New York, pp. 217-250.

    24. 牧野洋著,賴耿陽譯,2001,自動機械機構學,復漢出版社,168-169頁。

    25. P. P. Valentini*, E. Pennestri, 2009, Design and simulation of a variable-timing variable-lift cam mechanism, Proc. IMechE vol. 223 Part D:J. Automobile Engineering, pp. 1179-1185.

    無法下載圖示 全文公開日期 本全文未授權公開 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)

    QR CODE