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研究生: 江鄭弘
CHENG-HUNG CHIANG
論文名稱: 線性滑軌靜額定負載之分析
Analysis of the Static Load Rating of a Linear Guideway
指導教授: 李維楨
Wei-chen Lee
口試委員: 廖崇禮
Chung-Li Liao
曾垂拱
Chwei Goong Tseng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 98
中文關鍵詞: 線性滑軌靜額定負載有限元素分析.
外文關鍵詞: linear guideway, static load rating, finite element analysis.
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本論文以國際標準組織所訂定的規範ISO 14728-2作為研究對象,研究ISO在訂定線性滑軌靜額定負載規範時所使用的理論、公式及假設。在本文中首先以ISO所規範的靜額定負載計算公式,計算出靜額定負載的理論值,並將此一理論值作為外加負載,同時進行實驗及有限元素分析,得出靜額定負載於線性滑軌上所造成之永久變形量和的數值解及實驗結論,最後再綜合比較變形量和的規範值(鋼珠直徑的萬分之一)及數值解並搭配實驗結論,以驗證ISO公式在計算靜額定負載時的適用性。
由理論分析結果中,得知滑軌廠商在訂定技術手冊時,並非直接使用ISO公式所計算而得的靜額定負載值,而是依照各家廠商的標準制定技術手冊。在實驗分析結果中,得知滑軌表面永久變形量小於其表面最大凹陷,因而無法使用表面粗度儀測得其數值。在有限元素分析結果中,由分析所得的變形量數值解(0.1868 μ)與ISO規範值(0.3969 μ)相比,可推論出ISO在訂定規範時,已經將安全係數加入其中,降低滑軌之靜額定負載,以提高使用時的安全性。


The objective of the research is to study how the static load rating, as defined in ISO 14728-2, is derived and how close it is compared to the measurement results. First, the static load ratings of linear guideways are calculated by using the formulas in ISO 14728-2. Then a measurement is conducted to observe the permanent deformation of the balls and the guideways to understand if the deformation is within the range specified by ISO 14728-2, which is 1/10000 of the ball diameter. Finally a finite element analysis is performed and the results are compared to those obtained by using ISO formulas to verify the feasibility of using ISO formulas to calculate static load ratings of linear guideways.
By comparing the results obtained by using ISO formulas and the static load ratings listed in manufacturers’ data sheets, it is found that they are different and the manufacturers’ data are not directly derived from the formulas in ISO 14728-2. By performing the measurement, it is understood that the permanent deformation of the rail surface is smaller than its surface roughness, so a surface profile measuring system cannot be employed to measure the permanent deformation. The finite element analysis results show that the permanent deformation is 0.1868 μm. Compared it to the value, 0.3969 μm, obtained by using ISO 14728-2, it can be reasonably inferred that there may be some safety factors considered in ISO 14728-2 to reduced the static load rating values and enhance the safety margin.

目 錄....................................i 圖 目 錄...............................iii 表 目 錄................................vi 第一章 緒論................................1 1.1簡介....................................1 1.2研究動機與目的..........................3 1.3論文架構................................4 第二章 文獻回顧............................9 2.1 ISO靜額定負載規範探討..................9 2.2 線性滑軌結構分析相關文獻探討..........11 第三章 基礎理論...........................17 3.1 赫茲接觸理論..........................17 3.1.1赫茲圓形接觸理論.....................17 3.1.2赫茲橢圓形接觸理論...................20 3.2靜額定負載計算公式.....................23 3.2.1 孫健利靜額定負載計算公式............23 3.2.2 ISO靜額定負載計算公式...............25 3.3 計算結果比較..........................26 第四章 實驗方法...........................35 4.1實驗儀器介紹...........................35 4.1.1 萬能試驗機..........................35 4.1.2 光學測微器.........................35 4.1.3 防震桌..............................36 4.1.4 表面粗度儀..........................36 4.1.5 自製夾治具..........................36 4.1.6 拉力試驗機..........................36 4.1.7 延伸計..............................36 4.1.8 應變規及應變指示器..................36 4.2 實驗流程..............................37 4.2.1 鋼珠及滑軌永久變形量測..............37 4.2.2 滑軌熱處理後楊氏模數及普松比測量....40 4.3實驗結果討論...........................41 4.3.1 鋼珠及滑軌永久變形量測結果..........41 4.3.2 滑軌熱處理部分材料性質量測結果......42 第五章 模擬與分析.........................74 5.1 ANSYS介紹.............................74 5.2 ANSYS分析線性滑軌.....................76 5.3 分析結果與討論........................79 第六章 結論與未來展望.....................94 6.1 結論..................................94 6.2 未來展望..............................95 參 考 文 獻...............................96

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無法下載圖示 全文公開日期 2012/07/24 (校內網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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