工作母機傳動元件組裝精度不良，會導致加工過程中產生誤差，使產品精密度下降。而進給系統中的滾珠螺桿組裝歪斜，會造成軌道之摩擦、磨耗增加，預壓力下降，進而影響定位精度。
本研究在機台負重 200 kgf條件下，使用單螺帽加大滾珠螺桿實驗三種安裝方式，正確安裝( θ₁: 1.1 ° θ₂: 1.2 ° )x10⁻³、X軸歪斜安裝( θ₁: 2.0 ° θ₂: 0.2 ° )x10⁻³、Y軸歪斜安裝( θ₁: 1.2 ° θ₂: 1.8 ° )x10⁻³，再分別設定轉速375、750、1500 rpm運轉兩小時。在滾珠螺桿的螺帽上黏貼熱電偶、應變規、加速規，以及安裝扭力計與推拉力計，將各項量測到的數據資料做處理，分析歪斜量對於螺帽溫昇，螺帽表面應變、螺帽振動、馬達輸出扭矩、預壓扭矩下降幅度的影響。
實驗結果顯示在1500 rpm的X軸歪斜安裝對於滾珠螺桿的傳動性能有顯著的影響，因螺帽內滾珠易受偏向單邊受力影響，導致溫昇、振動與輸出扭矩上升，而軌道磨損的較不一致，使熱變形趨勢較不穩定，對於預壓扭矩下降的幅度也是較高。

The poor assembly precision of the main machine's transmission components can lead to errors during the machining process, resulting in a decrease in product precision. Furthermore, misalignment of the ball screw assembly in the feed system can cause increased friction, wear on the tracks, reduced preload force, and consequently, affect the positioning accuracy.
In this study, under the condition of a 200 kgf load on the machine, three different installation methods for the enlarged ball screw with a single nut were experimented: correct installation (θ₁: 1.1° θ₂: 1.2°)x10⁻³, X-axis misalignment installation (θ₁: 2.0° θ₂: 0.2°)x10⁻³, and Y-axis misalignment installation (θ₁: 1.2° θ₂: 1.8°)x10⁻³. Each configuration was then subjected to running at rotational speeds of 375, 750, and 1500 rpm for two hours. Various sensors, including thermocouples, strain gauges, accelerometers, as well as torque and axial force sensors, were attached to the ball screw nut to measure and analyze the effects of misalignment on nut temperature rise, surface strain, nut vibration, motor output torque, and the magnitude of the reduction in preload torque.
The experimental results showed that the X-axis misalignment installation at 1500 rpm had a significant impact on the transmission performance of the ball screw. The nut's inner ball was subjected to biased loading, resulting in increased temperature rise, vibration, and output torque. Moreover, the uneven wear of the ball screw tracks led to unstable thermal deformation and a higher reduction in preload torque.

摘要....i
Abstract....ii
誌謝....iv
目錄....v
表目錄....vii
圖目錄....viii
第一章 緒論....1
1.1 前言....1
1.2 文獻回顧....2
1.2.1 滾珠螺桿組裝相關研究....2
1.2.2 滾珠螺桿傳動性能相關研究....2
1.2.3 滾珠螺桿運動學相關研究....2
1.2.4 進給系統相關研究....2
1.3 研究動機與目的....2
1.4 論文架構....3
第二章 基礎理論....4
2.1 滾珠螺桿構造....4
2.2 取樣定理....5
2.3 均方根值....5
2.4 數據統計及分析分法....5
2.4.1 移動平均....5
2.4.2 平均值....5
2.4.3 標準差....6
第三章 實驗設備與規劃....7
3.1 實驗流程....7
3.2 實驗設備....8
3.2.1 垂直單軸式滾珠螺桿試驗機....8
3.3 滾珠螺桿....15
3.4 定義方向、角度與歪斜量轉換角度....16
3.4.1 定義方向....16
3.4.2 定義角度....17
3.4.3 校正滾珠螺桿量測位置....18
3.4.4 歪斜量轉換成角度....19
3.5 實驗步驟....19
3.5.1 前置作業....19
3.5.2 實驗進行量測....19
第四章 結果與討論....20
4.1 歪斜量對於滾珠螺桿之螺帽溫昇影響....21
4.2 歪斜量對於滾珠螺桿之螺帽表面應變影響....28
4.3 歪斜量對於滾珠螺桿之螺帽溫昇與表面應變影響....36
4.4 歪斜量對於滾珠螺桿之螺帽振動RMS影響....38
4.5 歪斜量對於滾珠螺桿之馬達輸出扭矩影響....45
4.6 歪斜量對於滾珠螺桿之預壓扭矩影響....52
4.7 歪斜量對於滾珠螺桿之螺帽振動RMS與預壓扭矩影響....55
第五章 結論與未來展望....57
5.1 結論....57
5.2 未來展望....57
參考文獻....58
Extended Abstract....60

[1]台灣安士克精密股份有限公司https://www.nsk.com/tw/services/pm_techreport/ball16.html。

[2]Zhendong Liu, Mengtao Xu, Hongzhuang Zhang, et al, 2020, ”Nonlinear dynamic analysis of ball screw feed system considering assembly error under harmonic excitation”, Mechanical Systems and Signal Processing, volume 157, 107717. 。

[3]Shijie Guo, Jun Yang, Guan Qiao, et al, 2021, ”Assembly deviation modelling to predict and trace the geometric accuracy of the precision motion system of a CNC machine tool”, Mechanism and Machine Theory, Volume 169, 104687.

[4]Chang Lium, Chunyu Zhao, Bangchun Wen, 2021, ”Dynamics analysis on the MDOF model of ball screw feed system considering the assembly error of guide rails”, Mechanical Systems and Signal Processing, volume 178, 109290.

[5]黃淵倫，2018，”單雙螺帽滾珠螺桿在垂直驅動系統之傳動性能分析”， 國立虎尾科技大學機械與機電工程研究所碩士論文。

[6]康晉瑋，2020，”加大滾珠預壓與偏移式預壓滾珠螺桿在垂直傳動之傳動特性量測與分析”，國立虎尾科技大學機械與機電工程研究所碩士論文。

[7]陳建銘，2022，”具間隔環滾珠螺桿之垂直傳動性能研究”，國立虎尾科技大學機械與機電工程研究所碩士論文。

[8]魏進忠，2003，”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”， 國立成功大學機械工程學系博士論文。

[9]Jianzhong Hu, Min Wang, Tao Zan, 2014,”The kinematics of ball-screw mechanisms via the slide–roll ratio”, Mechanism and Machine Theory, 79 158-172.

[10]曾郁儒，2016，”探討切削力對滾珠螺桿進給系統定位精度之影響”，國立中正大學機械工程系研究所碩士論文。

[11]王逸豪，2015，”進給系統及工具機滾珠螺桿溫升與熱變位量測”，國立中正大學機械工程系研究所碩士論文。

[12]上銀科技股份有限公司技術文件，2013，Super S系列。

[13]台灣三豐儀器股份有限公司量表型錄，2016，槓桿式指示量表。

[14]工具機運動垂直度的量測與計算， https://www.maonline.com.tw/article_inside.php?i=15&title=maonline.com.tw


[15]祥隆科技有限公司，http://www.x-long.com.tw/?f=Ballscrew-Lubricating-Maintenance。
[16]上銀科技股份有限公司，https://www.hiwin.tw/support/bs_troubleshooting.aspx