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研究生： 王文良
Wen-Liang Wang
論文名稱： MDU彈簧應用於扭力轉軸之分析研究
Research one kind of torsion pivot while utilizing MDU spring.
指導教授： 蕭述三
Shu-San Hsiau
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 機械工程學系在職專班
Executive Master of Mechanical Engineering
畢業學年度： 94
語文別： 中文
論文頁數： 101
相關次數： 點閱：13  下載：0 
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    • 摘 要
    習知提供扭力之轉動軸裝置，藉由數個盤形彈簧來提供使轉動懸臂轉動時所需之旋轉扭矩。由於習知提供扭力之轉動軸裝置除了使用壽命較具局限性之外，必須利用數個盤形彈簧堆疊、該盤形彈簧堆疊有一定的方向性、該盤形彈簧生產時所產生扭力的變易範圍很大，故其不良率高且生產速度慢與生產成本高等等的許多現象與問題是現皆段非常另人困擾且極需要改善的。
    本研究提供一種利用MDU彈簧構成一能夠提供扭力之轉軸裝置。在本研究中可以得知，MDU彈簧除了使用壽命很長之外，使用量只須一個、MDU彈簧無方向性的特性可以避免及解決盤形彈簧因方向性所產生的問題及不良率、MDU彈簧壓縮量大，所以生產時所產生扭力的變易範圍很小。
    此外，當扭力轉軸必須具有兩段以上的扭力或是必須具有用大扭力過一擋點的特性時，因為反復性的壓縮運動與高壓縮比對盤形彈簧的傷害非常大，但這卻是MDU彈簧具有的優點之一，以盤形彈簧來製作是難以達成的，而用MDU彈簧則能輕易的克服這個問題。
    綜合以上所有結果可以得知，MDU彈簧不論是在使用壽命上足以取代盤形彈簧，同時在其他包括多個彈簧組裝的問題，與方向性所產生的問題，及產生扭力的變易範圍大的問題等等，應用在扭力轉軸上，MDU彈簧比盤形彈簧皆具有更為優異的表現。

    Abstract
    The established torsion pivot provides torque via several Belleville spring. The established structure with many issues includes the life cycle is not enough, have to use several springs to set up it, the Belleville spring with directional characteristic, and the tolerance of the torque is very wide, that can lead to the yield rate is very low, and the cost of production is high. These statuses are very annoying.
    This research offers one kind of torsion pivot while utilizing MDU spring. In this study we can know MDU torsion pivot that life cycle is very long, consumption need only one, MDU spring non-directional characteristic can avoid and solve the problem that a Belleville spring produces because of directionality and bad lead, the range of becoming different of the torsion produced is very small at the time of production.
    In addition, must with more than two sections torsion and must have with great first torsion, because compression actions of the iterance will damage Belleville spring, so it is difficult to make with a Belleville spring, but this is one of the advantages that MDU spring has.
    Synthesize all the above results, MDU spring is enough to replace a Belleville spring on life cycle, include improve a lot of issue about spring assembled, include improve the questions that directionality produces, and avoid to produce big tolerance of the torque etc.
    Apply to the torsion pivot, MDU spring has more excellent behavior than a Belleville spring.

    目 錄 目錄………………………………………………………………………..I 表目錄……………………………………………………………………VII 圖目錄……………………………………………………………………IⅩ 第一章 緒論……………………………………………………………...1 1.1. 研究背景及動機……………………………………………………1 1.2. 研究目的……………………………………………………………2 1.3. 研究方法……………………………………………………………3 第二章 文獻回顧………………………………………………………...5 2.1. 扭力轉軸結構組成及原理…………………………………………5 2.2. 扭力轉軸要求特性…………………………………………………9 2.3. 彈性體應用於扭力轉軸的特性需求及表現………………………10 第三章 盤形彈簧與MDU彈簧概述……………………………………14 3.1. 盤形彈簧概述………………………………………………………14 3.1.1 盤形彈簧介紹…………………………………………………...14 3.1.2盤形彈簧之計算………………………………………………...14 3.1.3盤形彈簧之應力分佈…………………………………………...17 3.1.4盤形彈簧之並列與串列………………………………………...16 3.2. MDU彈簧概述……………………………………………………..20 3.2.1 MDU彈簧介紹………………………………………………….20 3.2.2 MDU彈簧之計算……………………………………………….23 3.2.3形彈簧之並列與串列………………………………………….…26 3.3. 盤形彈簧與MDU彈簧特性比較…………………………………...27 3.3.1盤形彈簧與MDU彈簧之組裝特性…………………………..…27 3.3.2盤形彈簧與MDU彈簧壓縮k值曲線(負載與撓度曲線)特性…27 3.3.3盤形彈簧與MDU彈簧之永久形變特性……………………..…29 3.3.4盤形彈簧與MDU彈簧之穩定荷重保持特性………………..…30 3.3.5盤形彈簧與MDU彈簧壓縮回覆後之荷重變化特性………..…33 3.3.6盤形彈簧與MDU彈簧抗環境變異特性………………………..33 3.3.7在高負載的情況下，盤形彈簧與MDU彈簧還能具有被返覆壓縮的性……………………………………………………………..34 第四章 扭力轉軸實驗設備及步驟……………………………………….35 4.1. 實驗用扭力轉軸結構組成…………………………………………..35 4.1.1輕荷重實驗用扭力轉軸結構組成……………………………….35 4.1.2重荷重實驗用扭力轉軸結構組成……………………………….37 4.2. 材料實驗設備及壓縮彈力穩定曲線實驗步驟………………...…...40 4.2.1 材料實驗設備…………………………………………………….40 4.2.2 壓縮彈力穩定曲線實驗步驟…………………………………….43 4.3. 壽命實驗設備及步驟…………………………………………...…...44 4.3.1 壽命實驗設備…………………………………………………….44 4.3.2 壽命實驗步驟…………………………………………………….50 4.3.3壽命曲線圖形…………………………………………………….51 4.3.4 壽命實驗注意事項……………………………………………….52 4.4. 過擋點及擋點負載壽命實驗設備及步驟…………………………..53 4.4.1 過擋點及擋點負載壽命實驗設備………………………………53 4.4.2 過擋點壽命實驗步驟……………………………………………54 4.4.3 擋點負載壽命實驗步驟…………………………………………54 4.5 環境溫濕度實驗設備……………………………………………..….55 4.5.1高溫儲藏實驗步驟………………………………………………55 4.5.2 操作前之注意事項………………………………………………56 4.5.3低溫儲藏實驗步驟………………………………………………56 4.5.4高溫儲藏實驗步驟………………………………………………56 4.5.5冷熱衝擊實驗步驟………………………………………………57 4.6抗鹽霧腐蝕實驗設備及步驟…………………………………….…..58 4.6.1抗鹽霧腐蝕實驗設備……………………………………………58 4.6.2抗鹽霧腐蝕實驗步驟……………………………………………59 4.7震動實驗設備及步驟…………………………………………….…..60 4.7.1震動實驗設備……………………………………………………60 4.7.2震動實驗步驟……………………………………………………62 第五章 扭力轉軸實驗結果與討論………………………………..…..63 5.1. 輕荷重盤型彈簧實驗結果與討論……………………………….…63 5.1.1 輕荷重盤型彈簧壽命實驗結果與討論…………………………63 5.1.2 輕荷重盤型彈簧過擋點壽命實驗結果與討論…………………64 5.1.3 輕荷重盤型彈簧擋點負載實驗結果與討論……………………65 5.1.4 輕荷重盤型彈簧冷熱衝擊實驗結果與討論……………………66 5.1.5 輕荷重盤型彈簧高溫儲藏實驗結果與討論……………………66 5.1.6 輕荷重盤型彈簧低溫儲藏實驗結果與討論……………………67 5.1.7 輕荷重盤型彈簧抗鹽霧實驗結果與討論……………………….68 5.1.8 輕荷重盤型彈簧震動實驗結果與討論…………………………..69 5.2. 輕荷重MDU彈簧實驗果……………………………………………69 5.2.1 輕荷重MDU彈簧壽命實驗結果與討論………………………...69 5.2.2 輕荷重MDU彈簧過擋點壽命實驗結果與討論………………...71 5.2.3 輕荷重MDU彈簧擋點負載實驗結果與討論…………………...71 5.2.4 輕荷重MDU彈簧冷熱衝擊實驗結果與討論…………………...72 5.2.5 輕荷重MDU彈簧高溫儲藏實驗結果與討論…………………...73 5.2.6 輕荷重MDU彈簧低溫儲藏實驗結果與討論…………………...74 5.2.7 輕荷重MDU彈簧抗鹽霧實驗結果與討論……………………...74 5.2.8 輕荷重MDU彈簧震動實驗結果與討論………………………...75 5.3 輕荷重盤型彈簧與輕荷重MDU彈簧實驗結果比較與討論…...…...76 5.3.1 輕荷重盤型彈簧與MDU彈簧壽命實驗結果比較與討論……...76 5.3.2 輕荷重盤型彈簧與MDU彈簧過擋點壽命實驗結果與討論…...76 5.3.3 輕荷重盤型彈簧與MDU彈簧擋點負載實驗結果與討論……...76 5.3.4 輕荷重盤型彈簧與MDU彈簧冷熱衝擊實驗結果與討論……...76 5.3.5 輕荷重盤型彈簧與MDU彈簧高溫儲藏實驗結果與討論……...77 5.3.6 輕荷重盤型彈簧與MDU彈簧低溫儲藏實驗結果與討論……...77 5.3.7 輕荷重盤型彈簧與MDU彈簧抗鹽霧實驗結果與討論………...77 5.3.8 輕荷重盤型彈簧與MDU彈簧震動實驗結果與討論…………...77 5.4 重荷重盤型彈簧實驗結果………………………………………….…78 5.4.1 重荷重盤型彈簧壽命實驗結果與討論……………………….….78 5.4.2 重荷重盤型彈簧過擋點壽命實驗結果與討論……………….….79 5.4.3 重荷重盤型彈簧擋點負載實驗結果與討論……………………80 5.4.4 重荷重盤型彈簧冷熱衝擊實驗結果與討論……………………81 5.4.5 重荷重盤型彈簧高溫儲藏實驗結果與討論……………………81 5.4.6 重荷重盤型彈簧低溫儲藏實驗結果與討論……………………82 5.4.7 重荷重盤型彈簧抗鹽霧實驗結果與討論………………………83 5.4.8 重荷重盤型彈簧震動實驗結果與討論…………………………84 5.5重荷重MDU彈簧實驗果……………………………………….…...84 5.5.1 重荷重MDU彈簧壽命實驗結果與討論…………………….…84 5.5.2 重荷重MDU彈簧過擋點壽命實驗結果與討論…………….…85 5.5.3 重荷重MDU彈簧擋點負載實驗結果與討論……………….…86 5.5.4 重荷重MDU彈簧冷熱衝擊實驗結果與討論……………….…87 5.5.5 重荷重MDU彈簧高溫儲藏實驗結果與討論……………….…88 5.5.6 重荷重MDU彈簧低溫儲藏實驗結果與討論……………….…88 5.5.7 重荷重MDU彈簧抗鹽霧實驗結果與討論………………….…89 5.5.8 重荷重MDU彈簧震動實驗結果與討論…………………….…90 5.6 重荷重盤型彈簧與輕荷重MDU彈簧實驗結果比較與討論….…...90 5.6.1 重荷重盤型彈簧與MDU彈簧壽命實驗結果比較與討論….…90 5.6.2 重荷重盤型彈簧與MDU彈簧過擋點壽命實驗結果與討論….90 5.6.3 重荷重盤型彈簧與MDU彈簧擋點負載實驗結果與討論…….91 5.6.4 重荷重盤型彈簧與MDU彈簧冷熱衝擊實驗結果與討論…….91 5.6.5 重荷重盤型彈簧與MDU彈簧高溫儲藏實驗結果與討論…….91 5.6.6 重荷重盤型彈簧與MDU彈簧低溫儲藏實驗結果與討論…….91 5.6.7 重荷重盤型彈簧與MDU彈簧抗鹽霧實驗結果與討論……….92 5.6.8 重荷重盤型彈簧與MDU彈簧震動實驗結果與討論……….…92 5.7實驗結果分析…………………………………………………………93 5.8生產作業性分析………………………………………………….…...95 5.9生產穩定性分析……………………………………………………...95 5.10開發配合度分析………………………………………………….…96 5.11成本分析………………………………………………………….…97 第六章 結論與建議………………………………………………………98 6.1結論…………………………………………………………………..98 6.2 建議…………………………………………………………….…….99 參考文獻…………………………………………………………….……101

    參考文獻
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    [13] 鐵木真科技股份有限公司鹽霧測試機技術手冊。
    [14] 金頓科技股份有限公司網站http://www.king-design.com.tw/。

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