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校慶講座 吳育仁談工業運轉的重要推手-精密齒輪傳動

發布日期: 2022-05-16    文/校園記者 劉育均
中央大學107週年校慶講座邀請到今年羅家倫校長年輕傑出研究獎得主,本校機械工程學系吳育仁教授為主講人。

中央大學107週年校慶講座第三場,雖因疫情升溫改以線上直播方式舉行,參與人數依舊踴躍。本場邀請到機械工程學系的吳育仁教授擔任主講人,以「從毫米到微米、工業運轉的重要推手:精密齒輪傳動」為題,從歷史談到應用層面,漸進式地帶領學生們見識齒輪在精密產業中舉足輕重的地位,即使是微小齒輪也能轉動無限未來。

吳育仁教授從《天下》雜誌節錄了一段話來凸顯齒輪的重要性,「齒輪是機械裡關鍵元件,決定了設備的精密程度,一個國家的齒輪產業發展好,代表國家工業越強。」,並以深入淺出的方式,介紹了許多齒輪在科技上的應用,舉例如:機械手臂、電動機車、鐘錶、電動壓縮機、風力發電機……等。2021年台灣齒輪零件及減速機產值達到近170億,在不同的科技應用需求下,不同種類的齒輪也接連應運而生,像是平行軸齒輪、相交軸齒輪、相錯軸齒輪等。為了使學生們更好理解這些精密元件的構造,吳教授也在簡報放上各類齒輪轉動的方式的圖例。

小小的一個齒輪,製作卻是繁複且精密的。從開始的備料、斷料、車削外徑、滾齒、倒角去毛邊、熱處理、磨齒,到最後的檢測,除了需要繁複的工法,更需要特定的刀具與專用機台。對於專用機台的必要性,吳教授表示,一般的五軸機加工效率差,精度會受限於其刀具與路徑,因此專用機台必不可少。機台對齒輪精度,傳動性能的影響顯著,不良的齒面設計會降低承載能力,振動噪音表現差,也讓零件的壽命大幅降低。對於齒輪的製造與加工,吳育仁以「失之微米,差之千里」形容。他更用減速機中的齒輪為例,齒輪加工的公差必須在3微米以下,為了讓概念具體化,吳教授以人類的頭髮直徑(90微米)為例相對比,可見齒輪所要求的齒輪精度有多嚴謹。

齒輪的世界從毫米至微米、從19世紀的銑齒機至現代熱門的CNC強力刮齒機,在漫長時間下投入大量人才研究鑽研,齒輪研究的延伸還有哪些議題,也是吳教授本次講座的重點。齒輪研究領域的轉變從制動、轉動、運動控制、齒形及切齒法設計專用機台,至強度、精度、效率等方向將齒輪不斷改良改進,如今則因應車輛及設備的動力,逐漸由較吵的引擎改成較安靜的馬達驅動,如何降低齒輪傳動噪音成為了研究的熱門議題,多元且豐富。吳育仁教授認為,人才永遠不嫌多,也鼓勵更多有熱情的年輕學子能投身其中。

教授更和大家分享了由他帶領的中大團隊所進行的研究項目:抗扭曲齒面拓樸修整技術與兼具修整及磨紋控制技術。團隊與機械系多位教授合作,透過多體動力學—離散元素與耦合分析去研究兼具動平衡及抑振技術,希冀未來能與產品結合,並透過學校提出專利。除了知識的講授,教授更提及他對於研究之路的心得,勉勵同學們要開始行動,才有累積。並且保持著三業的態度:「專業、敬業、樂業」。講座尾聲,吳育仁教授感謝中大給予良好的研究環境,讓他能在產學合作、拓展研究、人才培育三方面都能無所顧忌地不斷向前邁進。
 

107週年校慶講座主講人吳育仁教授以自身研究歷程勉勵線上聽講同學。照片學務處提供。
 
更新日期: 2022-05-23 文章分類: 焦點新聞 瀏覽人次: 562