未來展望

(1)齒輪傳動誤差與其噪音關係，未來尚期待有後續之研究計畫接續探討，

則對齒輪噪音之改善步驟才有完整之脈絡可循，未來如能繼續探討出齒 輪噪音與齒輪傳動誤差間之具體關係，則可望由齒輪對之實際工作負載 下最佳噪音之齒輪傳動誤差曲線，配合本研究獲得有關扭力負載與齒輪 傳動誤差的關係，來推算出無負載時之最佳齒輪傳動誤差曲線，再藉由 齒形誤差與齒輪傳動誤差關係，可推算出無負載時之最佳齒形修整量，

使得實際工作負載下齒輪對能呈現最佳噪音。

(2)本泛用型齒輪測試機開發時已考量到測試齒輪減速機之傳動誤差及效率 需求，目前正應用本泛用型齒輪測試機於機車減速機之傳動誤差及噪音 探討中，期盼後續齒輪研究室同仁有突破性發展。

(3)齒輪之工作轉速通常為每分鐘一千轉以上，甚至經常高達每分鐘數千 轉，而轉速又對齒輪噪音有相當大的影響。因受限於數據擷取之速度限 制及轉速高之振動影響，要直接測試高轉速之齒輪傳動誤差，尚有待進 一步的研究與尋求技術突破。

參考文獻

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附件 齒輪傳動誤差測試功能之發展經過

泛用型齒輪測試機的齒輪傳動誤差測試功能發展，其目的在於檢驗該 機之功能與發覺問題並加以解決，以驗證測試機是否達成開發時所設定之 功能目標。該泛用型齒輪測試機於 90 年 10 月開始設計，92 年 5 月於工業 技術研究院完成其組立及初步無負載下傳動誤差之測試，92 年 6 月安置於 交大博愛校區之齒輪實驗室，開始進行相關功能之測試驗證工作。測試初 期發覺該機於 10rpm 以上且加點負載時會明顯出現角度編碼器(Encoder)脈 波(Pulse)數有遺漏現象，隨即開始進行此問題之下列一連串之檢測與解 析，以釐清其原因，並逐一加以解決。

1.測試脈波數遺漏結果

於 93 年 2 月開始泛用型齒輪測試機之傳動誤差功能測試，首先在齒 輪轉速為 10rpm 及測試負載為 0N-m、2N-m、4N-m、6N-m、8N-m 及 10N-m 等 狀態下，分別測試模數為 2mm 及齒數為 27 齒之塑膠齒輪對(PPM2-27T)、模 數為 3mm 及齒數為 18 齒之塑膠齒輪對 (PPM3-18T)、模數為 3mm 及齒數為 18 齒之鋼材齒輪對(SSM3-18T)等之傳動誤差，該測試結果如下:

(1)從圖 A1 至圖 A2 可看出，輸入端之編碼器脈波數之遺漏，大致較易發生 在某些特定之角度區域，然而在部份角度範圍內之脈波數，無論扭力負 載大小如何，均無編碼器脈波數遺漏的現象。本研究每次在測試時共記 錄 20,000 筆數據，輸入軸之旋轉角度約 840 度(此角度與第三章中所述 之旋轉角度約 660 度不一致，是因前後測試所用之電腦主機板不同，造 成測試數據之擷取速度不一樣，同樣之齒輪轉速，電腦擷取數據之速度 愈快，則同樣之記錄筆數所含蓋角度範圍愈小)，橫座標之單位為度，縱 座標之單位為脈波數，每一脈波為 0.02 度。模數為 2mm 及齒數為 27 齒 之塑膠齒輪對其測試結果(如圖 A1)與模數為 3mm 及齒數為 18 齒之的塑 膠齒輪對之測試結果(如圖 A2)相近，亦即在齒輪轉速為 10rpm 和無負載 下則完全未出現編碼器脈波數之遺漏，扭力負載為 2N-m 及 4N-m 下亦未 有明顯之編碼器脈波數遺漏現象，然而當扭力負載為 6N-m、8N-m 及 10N-m 時，則已出現明顯之編碼器脈波數遺漏現象，且扭力負載愈大則其編碼 器脈波數遺漏愈嚴重。模數為 3mm 及齒數為 18 齒之鋼材齒輪對之測試結 果(如圖 A3)，在轉速為 10rpm 和無負載下，則完全未出現編碼器脈波數 之遺漏，扭力負載為 2N-m 時亦未有明顯之編碼器脈波數遺漏現象，然而

在 4N-m 及 10N-m 之扭力負載下則已出現明顯之編碼器脈波數遺漏現象，

圖 A3. SSM3-18T 齒輪對之脈波數遺漏測試結果

(2)以模數為 3mm 及齒數為 18 齒之鋼材齒輪對(SSM3-18T)為測試齒輪，設 定不同齒輪轉速及扭力負載運轉一段時間，並記錄泛用型齒輪測試機之 輸入端及輸出端之總編碼器脈波數，以了解其差異狀況。通常輸入端及 輸出端之總編碼器脈波數之差距應維持在某一合理範圍之內，亦即傳動 誤差不可能大過一個齒的角度(除非齒斷掉或鍵斷掉打滑) 。該編碼器每 一轉產生 18,000 脈波數，對 18 齒之齒輪而言，該齒輪一個齒之轉動角 度約為 20 度，即相當於 1,000 個脈波。對同齒數之齒輪對而言，除非齒 斷掉或鍵斷掉或編碼器有問題，否則不可能編碼器轉一圈時，測試齒輪 對之輸入端與輸出端之總編碼器脈波數會相差超過 1,000 個脈波。然而 本泛用型齒輪測試機初期之測試結果顯示輸入端及輸出端之總編碼器脈 波數相差卻超過 1,000 個脈波，如表 A1 至 A3 中之紅色數字且有底線部 份，若將輸入端及輸出端之角度編碼器接頭對調，仍然發生脈波數遺漏 且均發生在輸入端角度編碼器。

10rpm轉速及0~10N-m扭力負載下之脈波數遺漏 測試結果(模數3mm鋼材齒輪)

-6000 -5000 -4000 -3000 -2000 -1000 0 1000

0 200 400 600 800 1000 輸出軸轉動角度(度)

輸入軸與輸出軸相差 之脈波數

0N-m 2N-m 4N-m 10N-m

表 A1. SSM3-18T 齒輪對之脈波數遺漏測試數據表(一)

第 1 次 1124731 1124708 23 1135415 810268 325147 第 2 次 1094708 1094681 27 1104509 784581 319928 第 3 次 1085050 1085028 22 1105622 778580 327042 第 4 次 1088834 108786 48 1093485 765725 327760 第 5 次 1190715 1190671 44 1098636 768568 330068 第 6 次 1082272 1082196 76 1117402 772618 344784 第 7 次 1403170 1403058 112 1108065 762134 345931 第 8 次 1102402 1102302 100 1097651 755962 341689 第 9 次 1091360 1084498 6862 1093662 751904 341758 第 10 次 1092944 1092924 20 1097928 751141 346787

表 A2. SSM3-18T 齒輪對之脈波數遺漏測試數據表(二)

表 A3. SSM3-18T 齒輪對之脈波數遺漏測試數據表(三) 第 4 次 545561 414496 113365 183286 169279 14007 第 5 次 542857 426677 116180 183111 173407 9704

基於前述脈波數遺漏之問題，特別請該編碼器供應廠海德漢公司人員 用其儀器與我方電腦(安裝上 HEIDENHEIN-IK220 Counter Card)同步擷取脈 波數作比對。結果與我方之數據擷取卡所讀得之脈波數完全相同，亦即脈