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研究生: 吳耿彰
Wu, Keng-Chang
論文名稱: 圓柱銷靜音鏈條的受力分布與應力分析
Force Distribution and Stress Analysis of Round-Pin Jointed Silent Chains
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: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 75
中文關鍵詞: 受力分布圓柱銷應力分析靜音鏈條
外文關鍵詞: round pin, stress analysis, force distribution, silent chains
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  •   靜音鏈在百年前便已開始被應用於動力傳輸上,比起一般常見的的滾子鏈,靜音鏈更適合用於高速且精密運作的機械上。但在對於靜音鏈的相關研究報告極為稀少,近幾年於工業界的相關研究,多半在設計片形之後,便直接上機台測試,或是使用套裝軟體進行模擬,對於靜音鏈條在傳動系統中的受力分布,並沒有太多系統化的研究與分析方法,亦或者是基於商業機密而沒有對外公開。而在學術界的相關文獻,也大多是針對滾子鏈的研究。
      
      本文著重於圓柱銷靜音鏈的靜力學分析。在釐清最多單一鏈目嚙合靜音鏈與最多雙鏈目嚙合靜音鏈的運動情況後,整理出適當的力與力矩平衡方程式,而在鏈片固定於鏈輪上之後,會遇到未知數大於力平衡方程式的數量,本文利用工程最佳化,根據物理意義與符合真實的狀況下,訂定出適當的目標函數,並列出正確的等式或不等式拘束方程式,來找出鏈片固定於鏈輪上的受力情形。
      
      完成了鏈片受力分布的分析後,接著利用有限元素軟體對鏈片進行應力分析,而由於鏈片的力平衡是數個不等的外力所構成,若邊界條件的施加不夠精準,即會影響到應力分析的準確性,甚是會造成鏈片或圓柱銷產生剛體運動,故本文提供了分析鏈片應力時,在不影響真實的應力分析結果下,所適合的前處理步驟與邊界條件施加方法,並挑選數個為於特定位置拉力值的鏈片做實際應力分析。
      
      本文對圓柱銷靜音鏈所建立的靜力平衡方程式與應力分析方法,可近一步提供鏈片設計時,對於鏈片強度與受力形變對於實際運作時的影響之改善的依據。

     The silent chain drives have been used for power transmission application since one hundred years ago. They are quieter and more efficient than roller chains; however, silent chains are more expensive. Nevertheless, research reports on silent chains in literature are limited. Recent research in force analysis usually focused on experimental investigations or was modeled by using CAE software.

     This thesis investigates the force distribution and stress analysis of round-pin jointed silent chains. The established static models of round-pin jointed silent chains are based on the kinematical behaviors of at most one link in contact and at most two links in contact. The necessary conditions for the equilibrium of each link plate are set up. When the unknown variables are more than equilibrium equations, engineering optimization is used to eliminate variables. The force distribution of the chain can then be found.

     In addition, the stress of round-pin silent chains is analyzed by using FEA software. The details of solid modeling and boundary conditions are set up step by step, due to the different force distribution of each link plate. The results of force distribution and stress analysis of a round-pin jointed silent chain provided in this thesis can be used as guidelines to improve the strength and durability of silent chain drives.

    中文摘要 I 英文摘要 II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 VII 圖目錄 VIII 符號說明 XI 自述 XII 第一章 緒論 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 研究動機與目的 3 1.4 本文架構 3 第二章 基礎概念 2.1 靜音鏈的簡介 5 2.1.1 靜音鏈和滾子鏈 5 2.1.2 圓柱銷靜音鏈的構造 5 2.1.3 靜音鏈的表示法 6 2.2 圓柱銷靜音鏈的幾何模型 7 2.2.1 圓柱銷靜音鏈片與鏈輪的主要參數 8 2.2.2 圓柱銷靜音鏈片的內外緣 9 2.3 圓柱銷靜音鏈的運動原理 9 2.3.1 齒面接觸分析 9 2.3.2 鏈片與鏈輪的固定模式 11 2.3.3 圓柱銷靜音鏈的嚙合 12 2.3.4 最多單一鏈目靜音鏈的運動情形 15 2.3.5 最多雙鏈目靜音鏈的運動情形 17 第三章 圓柱銷靜音鏈的受力分布 3.1 圓柱銷靜音鏈片的自由體圖與受力模式 21 3.1.1 緊邊與懸浮鏈片 21 3.1.2 內緣接觸鏈片 22 3.1.3 固定鏈片 23 3.2 最多單一鏈目圓柱銷靜音鏈的靜力平衡方程式 25 3.2.1 鏈片2嚙合時鏈條的靜力平衡方程式 25 3.2.2 鏈片2暫時固定時鏈條的靜力平衡方程式 27 3.2.3 鏈片2緊邊時鏈條的靜力平衡方程式 28 3.3 最多單一鏈目圓柱銷靜音鏈的靜力分布模擬 29 3.3.1 尺寸選用與TCA結果 29 3.3.2 靜力平衡方程式與其未知數 31 3.3.3 最佳化求解固定鏈片力分布之設定 35 3.3.4 固定鏈片與鏈輪齒的接觸情況 41 3.3.5 最多單一鏈目圓柱銷的受力分佈 43 3.4 最多雙鏈目圓柱銷靜音鏈條的靜力平衡方程式 47 3.4.1 雙鏈目嚙合期的靜力平衡方程式 47  3.4.2 單鏈目嚙合期的靜力平衡方程式 48 3.5 最多雙鏈目圓柱銷靜音鏈的靜力分布模擬 49 3.5.1 尺寸選用與TCA結果 49 3.5.2 最多雙鏈目圓柱銷的受力分佈 52 第四章 圓柱銷靜音鏈條的應力分析 4.1前處理步驟 57 4.1.1 建模 57 4.1.2 布林運算(Boolean Operation) 58 4.1.3 網格化與接觸對(Contact Pair) 58 4.1.3 邊界條件 58 4.2 應力分析結果 60 4.2.1 最多單一鏈目靜音鏈的應力分析結果 61 4.2.3 最多雙鏈目的應力分析結果 66 4.4 結論 70 第五章 結論與未來展望 72 參考文獻 74

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    下載圖示 校內:2010-07-27公開
    校外:2010-07-27公開
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