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研究生:黃國峻
研究生(外文):Huang, Kuo-chun
論文名稱:織袋機凸輪輕量化設計之研究
指導教授:熊仁洲
口試委員:孫允平屈子正李政男
學位類別:碩士
校院名稱:正修科技大學
系所名稱:機電工程研究所
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:104
中文關鍵詞:材料選用織袋機凸輪鑄鐵鋁合金輕量化
外文關鍵詞:aluminum alloycast ironmaterial selectioncircular loom camlightweight
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輕量化是節省能源相當重要的手段之一,各行業若要提高產品競爭力,對輕量化課題皆無法等閒視之。目前織袋機凸輪材質採用鑄鐵,結構笨重,長時間運轉下耗用能源甚多。本研究主要從簡化外形設計結構及材料選用的觀點進行織袋機凸輪之輕量化分析,進而達到節省成本及能源之目的。分析結果顯示現有凸輪外形結構並非過度設計,外形設計結構並無輕量化之空間;但選用AC8A鑄造用鋁合金取代原凸輪鑄鐵材質,則可大幅減少現有凸輪之重量,達到輕量化及節約能源消耗之效果。本研究成果除可實際應用於織袋機凸輪外,亦可做為其他產業需輕量化之重要參考。
Lightweight is one of the important means of energy-saving. The lightweight issue could not be overlooked when a company wants to keep their competitiveness. Currently the cast iron is used as a cam material for circular loom. However, the structure of cast iron is heavy and it may cause some problems for long-term operation from the point of en-ergy-consumption. In this study, we try to proceed the lightweight analysis of circular loom cam by modifying the cam shape/size and selecting light-weight materials, so as to achieve the purposes of cost and energy saving. The analysis results reveal that the current cam shape/size is not over-designed and the room for lightweight is less. However, selecting aluminum alloy AC8A to replace the cast iron can significantly reduce the weight for the existing cam. The research results can not only have practi-cal applications for the circular loom cam but also can be applied to the other industries.
致謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
圖目錄 viii
表目錄 xii
符號說明 xiv
第1章 緒論 1
1-1前言 1
1-2研究目的 2
1-3論文架構 3
第2章 文獻回顧 4
2-1織袋機凸輪機構之介紹 4
2-2結構最佳化設計原理 5
2-3有限元素法 7
2-4材料之設計及選用 8
2-4-1設計與材料 9
2-4-1-1設計種類 9
2-4-1-2設計過程 10
2-4-1-3弁遄B材料、形狀與製程 13
2-4-2材料選擇圖 14
2-4-2-1性能指標 15
2-4-2-2典型材料選擇圖 16
2-4-3材料選擇流程 19
第3章 研究方法與步驟 21
3-1了解織袋機凸輪使用需求及環境 23
3-2織袋機凸輪外形結構與材質參數 28
3-3簡化凸輪外形設計 30
3-3-1拓樸最佳化設計 30
3-3-2最佳化分析 33
3-3-2-1全因子實驗法 34
3-3-3數值分析-有限元素法 36
3-3-3-1前處理器 39
3-3-3-1-1元素選用、定義元素特性及材料性質 39
3-3-3-1-2實體模型建構 40
3-3-3-1-3有限元素模型 41
3-3-3-1-4分析器 43
3-3-3-2後處理器 43
3-4材料選用 44
3-4-1篩選材料資料庫中各種材料性質 44
3-4-1-1 鑄鐵 45
3-4-1-2 鋁及鋁合金 52
3-4-1-3 鋁複合材料 53
3-4-1-4 鎂及鎂合金 53
3-4-2 鋁及鋁合金材料之種類概述 54
3-4-2-1 非熱處理型鋁合金之性質及用途 56
3-4-2-2 熱處理型鋁合金之性質及用途 57
3-4-2-3 鑄造用鋁錠之特性與應用 59
3-4-3 尋找適當製程 61
3-4-4 成本考量(原料、製程、加工) 63
第4章 結果與討論 64
4-1簡化凸輪外形結構設計 64
4-1-1織袋機凸輪原型樣品 64
4-1-2織袋機凸輪有限元素分析參數設定 65
4-1-3原型織袋機凸輪之拓樸分析 66
4-1-4尺寸最佳化 67
4-2 選擇材料 75
4-2-1 文獻判斷 75
4-2-2 決策矩陣法 80
4-2-3 商用軟體驗證 85
4-3將輕質材料應用至織袋機凸輪之模擬 91
4-3-1凸輪有限元素分析參數設定 91
4-3-2尺寸最佳化 92
第5章 結論 97
第6章 未來研究方向 99
參考文獻 100
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