簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 陳穎宏
論文名稱: 線性滑軌與滾珠導螺桿之振動噪音特性研究
指導教授: 王志宏
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: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 107
中文關鍵詞: 線性滑軌滾珠導螺桿噪音振動
相關次數: 點閱:59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
  • 線性滑軌(Linear Guide)與滾珠導螺桿(Ball Screw)為工業上重要之傳動元件,二者皆是利用滾動元件達到傳動的目的。因噪音與振動問題在工業上日漸被重視,因此本論文主要目的為鑑別線性滑軌噪音源,並根據鑑別結果提出改善方案。另外,因過去已有學者對滾珠導螺桿噪音源進行相關的探討與研究,因此本論文則針對滾珠導螺桿低頻噪音源,設計滾珠進出負載區之導角曲線,探討其對振動的影響。
    對線性滑軌而言,研究對象共有四種不同形式之滑軌,首先以實驗量測各滑軌噪音特性,並搭配振動分析與系統自然頻率之量測來找出噪音產生之機制或可能產生噪音之原因。最後並將四種形式之滑軌利用比對能量之方法,更深入的將各種噪音源之機制以百分比的方式萃取出來。研究之主要結果如下:
    (1) 線性滑軌運轉時,其聲壓值隨著速度增加而增加。不論高速或低速時,潤滑油以及間隔環皆可有效降低高頻噪音。
    (2) 線性滑軌低頻噪音主要來源:
    1. 滾珠週期性的撞擊滑塊及滑軌並引發承載系統振動。
    2. 有效承載滾珠數變異使得剛性改變引發滑塊振動。
    (3) 線性滑軌高頻噪音主要來源。
    1. 滾動元件間之撞擊。
    2. 元件間之互相摩擦。
    而對滾珠導螺桿而言,根據過去學者研究結果顯示:滾珠導螺桿噪音源以低頻噪音較為重要。而在低頻噪音源中,有一項也是有效承載滾珠數變異使得剛性改變引發螺帽振動。因此本文提出設計滾珠導螺桿滾珠軌道中負載區之導角曲線,以降低剛性之變異量。結果顯示,人們確實可以設計適當之導角曲線大幅降低剛性之變動量,進而減少振動與噪音。


    摘要 致謝 目錄 第一章 前言   1-1 研究動機 1-2 文獻回顧 1-3 研究目標 第二章 理論分析 2-1 線性滑軌滾珠運動與受力情形 2-1.1 球通頻率之計算 2-1.2 其他軟體之模擬 2-2 滾珠接觸剛性值之計算 2-3 導角曲線之分析方法 2-3.1 滾珠導螺桿座標系統之轉換 2-3.2 各極限排列下滾珠個數之計算 2-3.3 求取導角曲線力學方程式之建立 2-3.4 螺帽振動量之計算 第三章 實驗設備與方法 3-1 實驗目的與實驗架設 3-2.1 線性滑軌實驗目的 3-2.2 線性滑軌之架設 3-2.3 實驗儀器及實驗設備 3-2.4 實驗儀器之架設 3-2 實驗步驟 3-3 實驗數據分析 第四章 結果與討論 4-1 噪音與速度之關係 4-1.1 背景噪音之量測 4-1.2 時域信號之討論 4-1.3 頻域信號之討論 4-2 低頻噪音之鑑別 4-2.1 低頻噪音峰值與轉速之關係 4-2.2 低頻噪音與振動之關係 4-2.3 低頻噪音之來源 4-3 高頻噪音之來源 4-3.1潤滑油對噪音之影響 4-3.2間隔環對噪音之影響 4-4 噪音源的能量分佈 4-5 線性滑軌軟體模擬與討論 4-6導螺桿最佳導角曲線之探討 4-6.1滾珠導螺桿最佳導角曲線之計算 4-6.2導角長度對螺帽振動之影響 4-6.3負載力量與剛性大小對螺帽振動之影響 4-7 滾珠導螺桿導角曲線實際工程考量 4-7.1滾珠間隙對螺帽振動之影響 4-7.2負載長度對螺帽振動之影響 第五章 噪音改善方案 5-1 線性滑軌滾珠無間隔環有潤滑改善方案(測試件B) 5-2 線性滑軌滾珠有間隔環有潤滑改善方案(測試件D) 第六章 結論 參考文獻 附錄A 線性滑軌系統之頻率響應函數 附錄B 最長導角長度與n值之說明 附錄C 最佳a、n附近之螺帽殘餘振動 附錄D 方案二導角長度過短時之替代方案

    【1】 Shimo, T. “Linear roller guides : High precision under heavy loads” Machine Design, Vol.62, pp.103-106 (1990)
    【2】 楊鎮在 “工具機新型平面滑軌之動態特性研究”, 國立清華大學碩士論文(2002)
    【3】 Ohta, H. “Sound of linear guide way type recirculating linear ball bearings” Transactions of the ASME, Journal of Tribology, Vol.121, pp.678-685 (1999)
    【4】 Hayashi, E., Ohta, H. “Vibration of linear guideway type recirculating linear ball bearings” Journal of Sound and Vibration, Vol.235, No.5, pp.847-861 (2000)
    【5】 Noda, B., Momono, T. “Sound and Vibration in Rolling Bearings” Motion & Control, NSK Ltd., No.6, pp.29-37 (1999)
    【6】 Yamaguchi, H., Ohkubo, T. “Development of NSK S1 Series Ball Screws and Linear Guides” Motion &Control, NSK Ltd., No.11, pp.27-34 (2001)
    【7】 Nakagawa, T., Ohta, H.“Using ceramic balls to reduce noise in a linear-guideway type recirculating linear ball bearing” Transactions of the ASME, Vol.125, pp.480-486 (2003)
    【8】 蘇栢賢“滾珠導螺桿噪音特性之研究”, 清華大學碩士論文, 2005
    【9】 王建文“滾珠導螺桿低頻噪音源之鑑別與改善研究”, 清華大學碩士論文, 2006
    【10】 魏進忠 “單螺帽雙圈滾珠螺桿在預負荷及潤滑作用條件下運動機制與機械性能的理論分析及實驗印證”, 國立成功大學博士論文, 2002
    【11】 Nakano, K., Ohta, H., Kato, S., Matsumoto, J.“A design of crowning to reduce ball passage vibrations of a linear guideway type recirculating linear ball bearing” Transactions of the ASME, Vol.127, pp.257-262 (2005)

    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