臺灣博碩士論文加值系統

本研究主要是針對行星齒輪減速機進行規劃設計與實踐，包括行星齒輪減速機之理論嚙合效率的分析、理論傳動效率分析與實驗測試驗證。本研究根據唐修晨之研究，依據修正摩擦係數分析內外齒輪對之嚙合效率( 、 )、行星齒輪內之滾針軸承效率( )，計算出行星臂相對固定時太陽齒輪傳遞至還齒輪之嚙合效率( )，再根據相對功理論，計算出行星減速機的嚙合效率( )，接著計算攪油損失、油封損失與軸承損失，進而求出行星減速機的整體理論效率( )。本研究成果說明如下:
1. 正齒輪行星減速機(TRS120)之理論嚙合效率介於97.9%~99.6%之間、理論傳動效率為介於69.6%~98.2%之間；但由於設備之限制，僅進行輸入端轉速100~3600rpm時的實際傳動效率測試，其實際傳動效率為介於71.75%~95.17%之間，誤差介於2.71%~13.73%之間。
2. 螺旋齒輪行星減速機(CP142)之理論嚙合效率介於96.9%~99.3%之間、理論傳動效率為介於78.2%~97.5%之間；但由於設備之限制，僅進行輸入端轉速100~3600rpm時的實際傳動效率測試，其實際傳動效率為介於77.28%~93.23%之間，誤差介於2.87%~14.83%之間。
3. 在理論嚙合效率上，TRS120效率比CP142高，其原因為CP142為螺旋齒輪系必須乘上修正值。而在理論傳動效率上，則是CP142效率比TRS120高，其原因為TRS120使用油封與軸承內徑相較於CP142來的大，並造成過多的能量損失，因此在工程設計上，在油封與軸承的設計上，必須審慎考量。

In this research, we firstly derived the meshing efficiency equations for spur and helical spur gear pairs are derived. According to the “Stribeck Curve”, the empirical formula of friction coefficient by “Buckingham” was modified. Based on the latent power theory, the theoretical meshing efficiencies of planetary gear reducers are analyzed. Then, efficiencies of bearings and oil seals are also calculated and the corresponding theoretical transmission efficiencies are analyzed. According to the gear data, the corresponding engineering drawing of spue planetary gear reducers are accomplished and its corresponding prototypes are manufactured. Finally, the prototype is installed to test platform, the test value of transmission efficiencies are obtained to verify the design theorem. The research results are summarized as follows:
1. For spur planetary gear reducer (TRS120), theoretical meshing efficiencies are between 97.9%~99.6% and theoretical transmission efficiencies are between 69.6%~98.2%.
2. For helical spur planetary gear reducer (CP142), theoretical meshing efficiencies are between 96.9%~99.3% and theoretical transmission efficiencies are between 78.2%~97.5%.
3. For spur planetary gear reducer (TRS120), its real transmission efficiencies are between 71.75%~95.17% and there are 2.71%~13.73% errors relative to theoretical values .
4. For helical spur planetary gear reducer (CP142), its real transmission efficiencies are between 77.28%~93.23% and there are 2.87%~14.83% errors relative to theoretical values .

摘要....i
Abstract....iii
誌謝....v
目錄....vi
表目錄....viii
圖目錄....ix
符號說明....xi
第一章 前言....1
1.1 文獻回顧....1
1.1.1 滑動速度....2
1.1.2 齒輪摩擦....2
1.1.3 齒輪潤滑....2
1.1.4 相對功理論....2
1.2 研究動機與目的....3
1.3 論文架構....3
第二章 專利分析與行星齒輪系介紹....4
2.1 專利分析....4
2.2行星減速機....4
2.2.1輪系方程式....4
2.3行星減速機....8
第三章理論齒輪效率與傳動效率....10
3.1外齒輪對嚙合效率....10
3.1.1齒輪漸近弧與漸遠弧....10
3.1.2滑動速度(Sliding Velocity，Vs)....11
3.1.3直齒外齒輪嚙合效率....12
3.1.4螺旋外齒輪效率....12
3.2內齒輪嚙合效率....15
3.2.1漸近區主動齒輪的輸入功....18
3.2.2漸遠區主動齒輪的輸入功....19
3.2.3漸近區主動齒輪的輸出功....20
3.2.4漸遠區主動齒輪的輸出功....21
3.2.5內齒輪嚙合效率....22
3.2.6螺旋齒輪內齒輪效率....23
3.3摩擦係數....24
3.3.1摩擦係數修正....24
3.4軸承效率....27
3.5油封效率....29
3.6攪油效率....30
3.7理論傳動效率....31
第四章 正齒輪行星減速機之傳動效率分析....32
4.1正齒輪行星減速機(TRS120)....32
4.2理論嚙合效率....34

4.2.1 摩擦係數之修正係數....34
4.2.2 外嚙合效率....34
4.2.3 內嚙合效率....38
4.2.4 滾針軸承效率....41
4.2.5 內外嚙合效率(含滾針軸承效率)....44
4.2.6 行星減速機理論嚙合效率....46
4.3 理論傳動效率....48
4.3.1 軸承效率....48
4.3.2 油封效率....53
4.3.3 攪油效率....56
4.3.4 理論傳動效率....61
4.4 小結....63
第五章 螺旋齒輪行星減速機之傳動效率分析....64
5.1 螺旋齒輪行星減速機(CP142)....64
5.2 理論嚙合效率....66
5.2.1 摩擦係數之修正係數....66
5.2.2 外嚙合效率....67
5.2.3 內嚙合效率....70
5.2.4 滾針軸承效率....73
5.2.5 內外嚙合效率(含滾針軸承效率)....76
5.2.6 行星減速機理論嚙合效率....78
5.3 理論傳動效率....80
5.3.1 軸承效率....80
5.3.2 油封效率....85
5.3.3 攪油效率....88
5.3.4 理論傳動效率....93
5.4 小結....95
第六章 實驗測試....87
6.1 實驗設備簡介....96
6.2 行星減速機實驗簡介....96
6.3 實驗步驟....98
6.4 TRS120實驗結果比較....103
6.5 CP142實驗結果比較....106
6.6 小結....108
第七章 結論與未來展望....109
參考文獻....111
Extended Abstract....113

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