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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳廷旻
研究生(外文):Ting Ming Chen
論文名稱:新式定頻懸吊柱之開發
論文名稱(外文):Development of an Innovative Suspension Strut Featuring a Fixed Resonance Frequency
指導教授:李志鴻李志鴻引用關係
指導教授(外文):Chih-Hung Li
口試委員:呂鴻猷林明璋
口試委員(外文):Hung-Yu LuMing-Jang Lin
口試日期:2013-07-09
學位類別:碩士
校院名稱:明新科技大學
系所名稱:精密機電工程研究所
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:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:88
中文關鍵詞:定頻彈性體分析橡膠懸吊避振自然頻率
外文關鍵詞:fixed frequencyelastomer analysisrubbersuspension strut shocksnatural frequency
相關次數:
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隨著生活品質的提升、車輛科技的發展,現代人對車輛的乘坐舒適性要求越來越來高,現在一般車輛的懸吊避振普遍還是以金屬線性彈簧較為勘廣,因此彈簧常數的設計是以最大負荷為原則,雖有較大的承載能耐,但會造成在承載輕時與質量變動而改變振動頻率,使得乘坐不舒適的感覺,雖然現在已有空氣彈簧等等較為柔軟的懸吊,但是因為價錢昂貴,系統較為複雜等等,因此市面上車輛使用率不高。為了增進車輛不管在輕負載或重負載都維持一樣的舒適性,近年來有許多車輛懸吊相關的研究開發,而其懸吊避振元件之設計開發牽涉到複雜的系統動態分析量測及彈性體避振器的設計分析等,因此本文研究目標以「新式定頻懸吊柱之開發」這當中包括,以理論公式推導出固定頻率之所需單位質量與位移量,進而使用ANSYS 軟體分析出所適合的單顆橡膠角錐之幾何形狀,再配合萬能動態測試機與實際量測相互驗證出單顆避振器之靜態參數,最後以加速規和攝影機相互驗證測量懸吊柱之各單位質量的自然頻率是否都符合定頻的條件,最後整合研究所得開發一新式定頻懸吊柱。
With the improvement of life quality and development of vehicle technology, people are more demanding on the comfortableness of the ride. In general, vehicle suspension is constructed with linear metal springs. Basically, the spring constant is designed for maximum load so that it can sustain the highest load. As a result, when load is low, the vibration frequency will be changed and that leads to uncomfortable bouncing frequency.
Therefore, to improve the ride comfort covering both light load and heavy load, there are some new suspension struts have been researched and developed into related subjects. Development of the suspension strut component is related to complicated system dynamics and the design and analysis of the elastomeric dampers. Therefore, this research aims at “development of an Innovative suspension strut featuring a fixed resonance frequency", including theoretical derivation from required quality and displacement, and calculating the suitable rubber conical geometry shape using ANSYS. Testing the suspension strut parameters of the rubber conical with a universal dynamic tester and practical measurement, measuring the natural frequencies of the rubber suspension strut with accelerometer and camera. And a complete development of a suspension strut featuring a fixed resonance frequency was constructed based on the
research results.

摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
目錄 iv
表目錄 viii
圖目錄 x
第一章 序論 1
1.1前言 1
1.2研究動機與目的 2
1.3文獻探討 3
1.3.1片狀彈簧 3
1.3.2圈狀彈簧 4
1.3.3空氣彈簧 6
1.4研究方法 7
1.4.1初步設計與分析 7
1.4.2 ANSYS分析概述 7
1.4.3原型製作 8
1.4.4實體測試 8
1.5論文架構 10
第二章 相關基礎理論 11
2.1何謂振動 11
2.2定頻懸吊之理論基礎 12
2.3 基座振動 15
第三章 有限元素分析 19
3.1選擇元素種類與材料參數 22
3.2建構模型之幾何形狀與網格化 25
3.3設定接觸條件 30
3.4大應變分析 32
3.5設定邊界條件與求解 34
3.6分析結果與討論 36
3.6.1 CASE 1 36
3.6.2 CASE 13 37
3.6.3 CASE 22 39
3.6.4 CASE 31 40
3.6.5以公式驗證ANSYS的分析結果 42
3.6.6 CASE 31的應力分析 43
3.7 ANSYS的分析結論 44
第四章 懸吊避振之動靜態量測 45
4.1橡膠試片的設計與量測實驗 45
4.1.1實驗目的 45
4.1.2實驗設備 45
4.1.3實驗步驟 48
4.1.4實驗結果 50
4.2單顆橡膠角錐的量測與耐久測試 51
4.2.1實驗目的 51
4.2.2實驗設備 51
4.2.3實驗步驟 52
4.2.4實驗結果 53
4.2.5單顆橡膠角錐測試結果與討論 56
4.3懸吊柱的靜態量測 57
4.3.1實驗目的 57
4.3.2實驗設備 57
4.3.3測試模組設計 59
4.3.4實驗步驟 63
4.4懸吊柱的動態量測 64
4.4.1實驗目的 64
4.4.2自由振動之實驗設備 65
4.4.3自由振動之實驗步驟 67
4.4.4自由振動之實驗結果 68
4.4.5強制振動之實驗設備 69
4.4.6強制振動之實驗步驟 72
4.4.7強制振動之實驗結果 74
4.4.8動態測試結果與討論 77
第五章 結論 80
5.1結論 80
參考文獻 81
附錄[A] 83

1.何先聰,“全身振動的評估及對人體健康危害之探討-火車”,行政院衛生署期末報告,台北,1993。
2.劉玉文,“全身振動的評估及對人體健康危害之探討-客車”,行政院衛生署期末報告,台北,1993。
3.“ ISO 2631-1 : Mechanical Vibration and Shock-Evaluation of Human Exposure to Whole-Body Vibration , Part 1.General Requirements,”1997。
4.Dahlberg, T. ,1978, “Ride comfort and Road Holding of a 2-DOF Vehicle Travelling on a Randomly Profiled” ,Journal of sound and Vibration 58 PP.179-187。
5.Fukushima , N , Hidaka , K and Iwata, K., 1983 , “Optimum Characteristics of Automotive Shock Absorber Under Various Driving Conditions and Road Surfaces,” Interional Journal of Vehicle Design , Vol.4,N0.5,PP.463-472。
6.A.Hac,“Suspension Optimization of A2-Dof Vehicle Model Using A Stochastic Optimal Control Technique ,”Journal of Sound and Vibration,Vol.100,No.3, pp.343-357, 1985。
7.楊智麟,“簧下質量對車輛動態性能影響之分析”,國立台灣大學機械工程學系碩士論文,2006。
8.賴耿陽,1922, “汽車懸吊裝置總覽”,復漢出版社。
9.Wang, J.Y. , 1978., “Theory of Ground Vehicles”, John Wiley and Sons, New York。
10.高敏聰,汽車學Ⅱ,http://www.tyai.tyc.edu.tw/am/mtkao/new_page_14.htm
11.王栢村,振動學,全華科技圖書股份有限公司,民 90 年。
12.陳新郁、林政仁,有限元素分析-理論與應用ANSYS,高力圖書有限公司,民90 年。
13.ANSYS ED User’s Manual 10.0,2005。

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