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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:王崧千
論文名稱:車用多媒體播放器固定架頻率響應分析與測試及結構改良之研究
論文名稱(外文):Analysis and measurement of the frequency response of the supporting frame for multimedia player mounted on vehicle as well as its structural improvement
指導教授:王宜明
學位類別:碩士
校院名稱:國立彰化師範大學
系所名稱:機電工程學系
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:2009
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:有限元素分析激振共振頻率
外文關鍵詞:Finite element analysisExcitationResonant frequency
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車用多媒體播放器之DVD固定架因裝置於車輛上,會隨著車輛的移動而遭遇到各種激振的影響,因此,固定架結構極有可能與激振產生共振,導致播放器功能失效效應的產生。為有效防止共振的產生,本文主要係應用有限元素分析,建構3D等效模型進行強制激振之響應分析,獲得車用DVD固定架結構共振響應頻率,並以實測的方式驗證以修正所建構的模型。驗證完成後,以改變厚度與材質的方式,進行固定架結構改良結果分析,以獲得有用且可靠的車用多媒體播放器之固定架。

The supporting frame of multimedia player mounted on vehicle generally is subjected by certain external excitations when vehicle is on motion. Hence, it is quite possible that the frame may be excited by the external excitations such that the mis-function of media player may occur. In order to avoid the occurrence of resonance, the finite element analysis (FEA) is first to be applied in this study. The equivalent 3D models are built. The frequency responses of the supporting frame under variable excitations are obtained. The FEA results are tested and modified to insure the accuracy of the model. The second part of this study is to vary several designing parameters to improve the structure of the frame. Reliable and useable multi-media player supporting frame then can be obtained.
目錄

摘要…………………………………………………………………………….Ⅰ
ABSTRACT…………………………………………………………………....Ⅱ
致謝…………………………………………………………………………….Ⅲ
目錄…………………………………………………………………………….Ⅳ
表目錄………………………………………………………………………….Ⅵ
圖目錄……………………………………………………………………....Ⅷ
1. 緒論………………………………………………………………………….1
1.1 前言……………………………………………………………………1
1.2 研究動機與目的………………………………………………………2
1.3 研究方法…………………………………………………………………3
1.4 文獻回顧…………………………………………………………………5
2. 車輛振動源簡介與自然頻率量測………………………………………8
2.1車輛環境與一般使用環境之差異……………………………………….8
2.2 振動概述………………………………………………………………..14
2.3引擎怠速產生之正弦振動………………………………………………19
2.4不良路面產生之隨機振動………………………………………………20
2.5高低路面斷差產生瞬間之衝擊…………………………………………23
2.6自然頻率簡介與量測方法………………………………………………25
3. 有限元素分析…………………………………………………………....28
3.1有限元素分析簡介……………………………………………………..28
3.2 Altair HyperWorks分析軟體簡介……………………………….36
3.3零件模型圖建立…………………………………………………………40
4. 等效模型驗證………………………………………………………………42
4.1實驗量測設備……………………………………………………………42
4.2模態分析與驗證…………………………………………………………51
4.3頻率響應分析與驗證……………………………………………………64
4.4結果討論…………………………………………………………………68
5. 結構剛性改良與分析………………………………………………………69
5.1結構剛性改良……………………………………………………………69
5.2共振頻率響應分析結果差異……………………………………………78
5.3結果討論…………………………………………………………………80
6. 結論與建議…………………………………………………………………82
6.1結論………………………………………………………………………82
6.2建議………………………………………………………………………83
參考文獻……………………………………………………………………….84

表目錄

表2-1 常用單位對照表……………………………………………………….18
表4-1 電磁式振動機規格…………………………………………………….43
表4-2 訊號控制器規格……………………………………………………….43
表4-3 控制加速規規格……………………………………………………….45
表4-4 監測加速規規格……………………………………………………….45
表4-5 通道參數……………………………………………………………….48
表4-6 限制參數……………………………………………………………….49
表4-7 試驗參數……………………………………………………………….49
表4-8 頻譜參數……………………………………………………………….50
表4-9 模態量測儀器規格…………………………………………………….50
表4-10 固定架結構及治具材質物性表……………………………………...51
表4-11 固定架及治具網格資料……………………………………………...59
表4-12 固定架自由模態頻率差異比較表…………………………………...60
表4-13 固定架自由邊界模態振型比較表…………………………………...61
表4-14 治具自由模態頻率差異比較表………………………………….…..63
表4-15 治具自由邊界模態振型比較表………………………………….…..63
表4-16 固定架共振頻率量測結果………………………………….………..64
表4-17固定架FEA共振頻率分析結果………………………….…………..67
表4-18 固定架共振頻率量測FEA結果差異…………………….…………..67
表5-1 固定架厚度改變之共振頻率…………………….……………………69
表5-2 材質物性資料表…………………….…………………………………72
表5-3 固定架不同材質之共振頻率…………………….……………………72
表5-4不同厚度鋰-鎂合金之共振頻率………………….……………………73
表5-5各種厚度及材質響應頻率………….…………………………………..80

圖目錄

圖1-1 模型驗證流程圖………………………………………………………...5
圖2-1 車輛裝置環境區域……………………………………………………...9
圖2-2 乘適性動態系統………………………………………………………..19
圖2-3 正弦波形……………………………………………………………….20
圖2-4 隨機負載頻率………………………………………………………….22
圖2-5 隨機訊號曲線………………………………………………………….22
圖2-6 半正弦波衝擊曲線…………………………………………………….24
圖2-7 方形波衝擊曲線……………………………………………………….24
圖2-8 三角波衝擊曲線……………………………………………………….24
圖2-9 共振頻率響應頻譜…………………………………………………….27
圖3-1 節點與節點相連而成之元素………………………………………….34
圖3-2 四面體元素…………………………………………………………….34
圖3-3 有限元素分析流程…………………………………………………….35
圖3-4 HyperMesh使用介面………………………………………………….38
圖3-5 Optistruct使用介面…………………………………………………39
圖3-6 HyperView介面(a)…………………………………………………40
圖3-6 HyperView介面(b)…………………………………………………40
圖3-7 固定架3D模型………………………………………………………...41
圖3-8 固定治具3D模型……………………………………………………...41
圖4-1 電磁式振動機…………………………………………………….……43
圖4-2 訊號控制器…………………………………………………….………44
圖4-3 功率放大器…………………………………………………….………44
圖4-4 加速規…………………………………………………….……………45
圖4-5 控制電腦………………………………………………….……………46
圖4-6 多媒體播放器固定架…………………………………….……………51
圖4-7 固定治具………………………………………………….……………52
圖4-8a 固定架自由模態量測架設……………………………….………….53
圖4-8b 固定治具自由模態量測架設…………………………….………….53
圖4-8c 固定架固定模態量測架設…………………………….………….…54
圖4-9 固定架模態量測點…………………………….………….………….54
圖4-10 固定治具模態量測點……………………….………….……………55
圖4-11 自由邊界模態FRF數據_固定架………….………….……………..55
圖4-12 自由邊界模態FRF數據_固定治具……….………….……………..56
圖4-13 固定邊界模態FRF數據_固定架………….………….……………..56
圖4-14 固定架主要外部尺寸……………………….………….…………….57
圖4-15 治具主要外部尺寸……………………….………….……………….58
圖4-16 固定架自由邊界模態實驗FRF數據…….………….……………….60
圖4-17 固定治具自由邊界模態實驗FRF數據….………….……………….62
圖4-18 固定架共振搜尋位置點………………….………….……………….64
圖4-19 固定架FEA頻率響應位置點…………….………….………………..65
圖4-20 底板挾持固定點…………….………….…………………………….66
圖4-21 底板固定邊界點…………….………….…………………………….66
圖5-1 厚度0.9 mm之共振頻率響應頻譜…….……………………………..70
圖5-2 厚度1.0 mm之共振頻率響應頻譜…….……………………………..71
圖5-3 鋁合金6061之共振頻率響應頻譜…….……………………………..73
圖5-4 鎂合金AZ91之共振頻率響應頻譜…….……………………………..74
圖5-5 鋰-鎂合金之共振頻率響應頻譜…….……………………………….75
圖5-6 厚度0.9 mm鋰-鎂合金之共振頻率響應頻譜……………………….76
圖5-7 厚度1.0 mm鋰-鎂合金之共振頻率響應頻譜………………………..77
圖5-8不同厚度鍍鋅鋼板之共振頻率差異比較…………………………..….78
圖5-9 不同材質厚度0.8mm之共振頻率差異比較………………………....79
圖5-10不同厚度鋰-鎂合金之共振頻率差異比較………………………..….79
圖5-11各種改良結果差異比較…….……………………………….………..81

參考文獻

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[15] 李楚琳、張勝蘭、馮櫻、楊朝陽,"HyperWorks分析應用實例",北京:機械工業出版社,2008。

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