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研究生:劉潔妤
研究生(外文):Jie-Yu Liu
論文名稱:螺旋彈簧包覆阻尼層之振動分析
論文名稱(外文):Vibration analysis of a helical spring coated with damping layer
指導教授:蔡定江蔡定江引用關係
口試委員:陳俊生林震
口試日期:2010-07-29
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:製造科技研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:92
中文關鍵詞:螺旋彈簧阻尼減振
外文關鍵詞:helical springdampingvibration reduction
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本文中將螺旋彈簧包覆阻尼層,以電腦輔助工程(CAE)軟體分析螺旋彈簧的動態特性。建構沿螺圈表面包覆螺旋狀阻尼層及完全包覆螺圈之圓柱狀阻尼層模型後,再以有限元素分析軟體進行自然頻率(Nature frequency)及暫態響應分析(Transient response analysis),由不同包覆厚度比(Tr)、圈數比(Nc)及包覆位置探討阻尼層對結構振動之影響,並以初始位移後之自由振動振幅衰減指數值為減振指標。
由分析結果可知,自然頻率的變化主要受質量效應影響。包覆螺旋狀阻尼層時,自然頻率隨Tr、Nc增加而下降;包覆圓柱狀阻尼層時,相同Tr之自然頻率因軸向剛性大於質量效應而隨Nc增加而上升,反之,相同Nc之自然頻率則因質量效應大於軸向剛性而隨Tr增加而下降。
包覆相同質量阻尼層時,圓柱狀阻尼層之減振效果較好;兩種阻尼層在由自由端及固定端包覆時,分別增加Tr及Nc可有效提升減振效果。


In this study, the damping material is coated of helical spring. The CAE software is utilized to analyze the dynamic characteristics of the structure. Two damping models are constructed, respectively are coating along the helical wire surface and coating around the wire into the hollow cylindrical. Use the FEM software to analyze the nature frequency and transient response. The vibration reduction effect due to coated damping layer with various coating thickness ratio (Tr), coils ratio (Nc) and positions are evaluated. The vibration reduction is indicated by the decay rate of the amplitude of the free vibration due to initial deformation.
The result shows the nature frequency varies with damping mass. The nature frequency decrease with increasing Tr and Nc when coating the helix damping layer. As coating the cylindrical damping layer, the nature frequency increase with increasing Nc at the same Tr because of the axial stiffness is greater than the mass effect, on the other side, the nature frequency decrease with increasing Tr at the same Nc due to the mass effect is greater than the axial stiffness.
At the same mass, the vibration reduction with cylindrical coating is greater than the helix coating. When the damping layer position are from the free and fix end, respectively increased Tr and Nc can effectively enhance the vibration reduction.


摘要I
ABSTRACTII
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
1.3研究方法4
1.4本文架構5
第二章 理論介紹6
2.1彈簧種類、功能及適用材料6
2.2阻尼類型8
2.3圓柱螺旋彈簧之軸向彈簧常數10
2.4運動方程式11
2.4.1連續體振動11
2.4.2螺旋彈簧軸向運動方程式12
2.4.3螺旋彈簧軸向自然頻率14
第三章 模擬分析16
3.1模型建立16
3.2結構模態分析25
3.2.1無阻尼層自然頻率25
3.2.2包覆阻尼層自然頻率30
3.3暫態響應分析31
3.4數值分析方法35
3.4.1曲線擬合35
3.4.2對數衰減37
第四章 結果與討論39
4.1自然頻率39
4.1.1螺旋狀阻尼層40
4.1.1.1自由端40
4.1.1.2中點對稱42
4.1.1.3固定端44
4.1.2圓柱狀阻尼層46
4.1.2.1自由端46
4.1.2.2中點對稱48
4.1.2.3固定端50
4.2包覆阻尼層之衰減指數值53
4.2.1螺旋狀阻尼層53
4.2.1.1自由端53
4.2.1.2中點對稱55
4.2.1.3固定端57
4.2.2圓柱狀阻尼層59
4.2.2.1自由端59
4.2.2.2中點對稱61
4.2.2.3 固定端63
4.3阻尼層減振分析65
4.3.1阻尼層型式與位置之減振效果65
4.3.2阻尼層質量之減振效果67
第五章 結論與建議76
5.1結論76
5.2建議77
參考文獻78
附錄80
符號彙編91
作者簡介92


[1]J. H. Michell, "The small deformation of curves and surfaces with application to the vibration of a helix and a circular ring," Messenger Mathematics, vol. 19, 1890, pp. 68-82.
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[9]賴俊豪,圓柱形螺旋彈簧動靜態之有限元素分析,碩士論文,國立台灣科技大學機械工程系,台北,2006。
[10]曹家豪,具局部黏滯阻尼樑之振動分析,碩士論文,國立台北科技大學製造科技所,台北,2006。
[11]高貫薫,貼覆及夾芯黏滯阻尼樑之振動分析,碩士論文,國立台北科技大學製造科技所,台北,2007。
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[22]David l. G. Jones, Handbook of viscoelastic vibration damping, New York: John Wiley, 2001.
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1. 張火慶:〈《聊齋志異》的靈異與愛情〉,《中外文學》,1980年09卷 05期。
2. 陳英仕:〈論《聊齋志異》中的賢能女性〉,《東方人文學誌 》,2005年 04卷02期。
3. 陳英仕:〈論《聊齋志異》中的賢能女性〉,《東方人文學誌 》,2005年 04卷02期。
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5. 羅紐金:〈談《聊齋志異》中三篇花妖作品〉,《鵝湖月刊》,1996年21卷11期。
6. 胡其瑞:<中國近代商人研究之回顧-以臺海兩岸之論著為中心的探討>,《中國歷史學會史學集刊》,2000年7月,32期
7. 胡其瑞:<中國近代商人研究之回顧-以臺海兩岸之論著為中心的探討>,《中國歷史學會史學集刊》,2000年7月,32期
8. 洪順隆:<六朝異類戀愛小說芻論>,《中國文化大學中文學報》創刊號,1993年2月。
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10. 李琳琦:〈徽商崇儒重教的社會心理分析〉,《中國文化月刊》,2002年6月第267期。
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13. 蕭義玲:<李贄「童心說」的再詮釋及其在美學史上的意義>,收於《東華人文學報》第二期,花蓮:東華大學人文社會科學學院,2000年。
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15. 蔡雲雀:<淺談聊齋的愛情理念>,《國文天地》第十二卷第五期,1996年10月。