簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 洪世杰
Hong, Shih-Chieh
論文名稱: 共軛空間漸開線之研究
An Investigation of Conjugate Spatial Involute Curves
指導教授: 黃金沺
Huang, Chintien
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 機械工程學系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 87
中文關鍵詞: 空間漸開齒輪共軛漸開線空間漸開線
外文關鍵詞: conjugate involutes, spatial involute curve
相關次數: 點閱:134下載:2
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
  • 摘 要
    平面漸開線於齒輪系統中應用廣泛的主要原因為當轉軸之中心距發生誤差時,其轉速比並不會改變。然而將平面漸開線應用於空間歪斜轉軸之螺旋漸開齒輪時卻失去對誤差不敏感之優點,因構成其齒形之曲線依舊為平面漸開線。相對於平面漸開線,Philips提出空間漸開線理論,由空間漸開線形成之空間齒輪具有與平面漸開線正齒輪相同之特性與優點,且此一空間漸開線可退化為平面漸開線。本文旨在建立空間漸開線的數學模型,並探討其共軛曲線。
    首先,本文由Philips所建構之空間漸開線幾何模型建立數學參數式,再利用Litvin之座標轉換與嚙合理論方法,合成出空間漸開線的共軛曲線,確認其為空間漸開線,並討論嚙合方程式之兩組解所得之兩組共軛空間漸開線與其嚙合範圍。其次,本文找出共軛空間漸開線之節點與節圓,計算其共軛齒條直線之平移方向與平移量,再以空間漸開線合成出對應之共軛直線參數式。接著,本文討論Philips之參數設計步驟與其原因,並根據其數據合成兩組共軛空間漸開線與其共軛直線,此兩組共軛空間漸開線具有相同轉軸、轉速比與對稱之共軛齒條直線。最後,本文討論共軛空間漸開線退化至平面漸開線的特殊情況。
    本文依據litvin之數學理論與Philips所提出之空間漸開線,建立一套產生空間漸開線與合成其共軛曲線之數學方法。本文對空間漸開線數學模型之研究將可作為空間漸開齒輪系統研究之基礎。

    Abstract
    Planar involute curves are widely used as tooth profiles of gears. The main advantage of using involute tooth profiles is that the constant-velocity ratios can be maintained when center distances between gears axes are slightly changed. However, this property does not exist in helical involute or other spatial gearing systems. In 2000, Philips proposed spatial involute gears, which are formed by spatial involute curves and possess the same error-insensitive property as planar involute gears. The methods used by Philips are geometrical. This thesis aims to construct the mathematical model of a spatial involute curve and its conjugate curve.
    First, we establish the parametric equation of the spatial involute curve via Philips’ geometric definition of the curve. Second, we use coordinate transformations and conjugate theories to obtain its conjugate curve, which is shown to be a spatial involute curve too. Third, we locate the position and direction of rack that is conjugate to a spatial involute curve, and we derive the corresponding straight-line profile of the rack. Fourth, we investigate how a set of spatial involute gears was constructed in Philips’ design. Then we use numerical examples to confirm his design. Finally, we present how a spatial involute curve can degenerate to a planar involute curve.
    This thesis provides a mathematical foundation for the synthesis of conjugate spatial involute curves. The material presented in this thesis will enable further investigations of spatial involute gears.

    摘要 i 目錄 iv 表目錄 v 圖目錄 vi 符號說明 x 第一章 緒言 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 研究動機與目的 4 1.4 本文架構 4 第二章 基本原理 5 2.1 座標轉換矩陣 5 2.2 平面漸開線 9 2.3 嚙合理論 11 2.4 齒輪嚙合基本定律之幾何形式 13 第三章 共軛空間漸開線之合成 16 3.1空間漸開線之參數方程式 16 3.2共軛空間漸開線之運動模式與座標轉換 22 3.3求解嚙合方程式 26 3.4 以實例一合成共軛曲線 30 3.5 結果與討論 40 第四章 以空間漸開線合成直線 42 4.1 節點與齒條直線之平移方向 42 4.2 運動座標系統與座標轉換 44 4.3 合成共軛齒條直線 47 4.4 結果與討論 51 第五章 共軛空間漸開線齒輪組之參數設計 53 5.1 運動座標系統與節點 53 5.2 直線運動方向與接觸點公法線 55 5.3 合成實例二之共軛空間漸開線 57 5.4 合成實例二之共軛齒條直線 64 5.5 結果與討論 68 第六章 平行轉軸之退化 70 6.1 空間漸開線參數式之退化 70 6.2 平行轉軸之運動座標系統 71 6.3 共軛空間漸開線與平面漸開線之比較 72 第七章 結論與未來研究方向 74 參考文獻 76

    參 考 文 獻
    [1]Litvin, F. L., 1968, Theory of Gearing, 2nd edition, Nauka, Moscow.
    [2]Litvin, F. L., 1994, Gear Geometry and Applied Theory, Prentice-Hall Inc., New Jersey.
    [3]Philips, Jack, 1999, ‘‘Some Geometrical Aspects of Skew Polyangular Involute Gearing,” Mechanism and Machine Theory, 34, pp. 781-790.
    [4]Philips, Jack, 2000, ‘‘From the Trailed Disc Plough with Ball to General Involute Gearing,” Ball Symposium, July 9-12, Cambridge, U.K.
    [5]Philips, Jack, 2003, General Spatial Involute Gearing, Springer-Verlag, Berlin.
    [6]Waldron, K. J., and Kinzel, G. L., 2004, Kinematics, Dynamics, and Design of Machinery, John Wiley & Sons Inc., Hoboken.
    [7]劉柏村,2006,空間漸開齒面之合成與接觸分析,國立成功大學機械工程研究所碩士論文。

    下載圖示 校內:2011-06-28公開
    校外:2011-06-28公開
    QR CODE