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研究生:張瑋致
研究生(外文):Wei-Chih Chang
論文名稱:自行車半主動式避震器之研究
論文名稱(外文):Research on Semi-Active Shock Absorber
指導教授:毛彥傑毛彥傑引用關係
指導教授(外文):Yen-Chieh Mao
學位類別:碩士
校院名稱:國立虎尾科技大學
系所名稱:機械設計工程研究所
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:74
中文關鍵詞:自行車避震器阻尼係數流固耦合
外文關鍵詞:bicycleshock absorberdampingfluid-structure interaction
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  由於全球自行車需求量逐年增加,高價位高功能性之關鍵零組件為一重要發展方向,其中避震器便扮演了相當重要的角色,其功能特性影響整體車輛之操控性、舒適性及安全性等,甚至直接影響整體車輛評價。
  為了確保騎乘時之舒適性及安全性,因此騎乘者常需依路況將避震器調整為較柔軟或較僵硬之狀態,以利系統在正確時機耗散振動能量為達到上述功能,在市售產品中多數為可調整設計,但仍需以手動調整避震器至柔軟、僵硬或鎖定位置,此舉對於騎乘於較複雜之路面狀況時,相當不便利,甚至影響騎乘者之安全性。
  本研究提出一種創新半主動式避震器,其特性為提供阻尼之自動調整功能,且其調整範圍可自完全鎖定至極柔軟狀態,不須使用任何電力控制。本研究整理及探討多種避震器之數學及有限元素模型,並針對所提設計進行數學模型建模、分析、及模擬,也利用有限元素分析進行模擬及部分實驗驗證。
  由於避震器內部包含相當複雜之流固耦合作用,在有限元素分析模型方面,本研究採用ADINA R&D公司之套裝軟體ADINA,實現避震器內部流體與固體交互作用之狀態,包含各腔室中之流體、活塞之位移、簧片式閥門之變形或插閥式閥門之位移等,並繪製相關圖表,最後將互相比較各種模擬方式之差異,以及所提設計之特性,並探討避震器之實驗結果。


Since the quantity raises of bicycles demands per year, the most important direction of development is developing key components of bicycle which is high price and functional. The shock absorber is also playing an important role. It`s not only affect the controllability, comfort and safe directly, but also determine the value of bicycles.
Global demands for bicycles increase continuously in recent years, driving the research and development strategy on key components toward a functional- and performance-driven direction. Shock absorbers are of great importance in riding safety since they significantly influence the bicycle controllability and comfortability. Riders usually have to manually tune the absorbers into soft or stiff modes according to or before the road condition changes, not convenient nor safe for riders.
This research collects and categorizes several shock absorber types as well as their mathematical models, and proposes an innovative design of a semi-active shock absorber, which is capable of altering its damping coefficient automatically without any electricity. The finite element analysis software ADINA is utilized in this study to model the fluid-structure interaction in the absorber, presenting the oil in chambers, piston displacements and shim valve openings. Theoretical modeling and analysis are revealed in this research, and are further compared with finite element model and experiments.


摘要...i
Abstract...ii
誌謝...iii
目錄...iv
表目錄...vi
圖目錄...vii
符號說明...ix
第一章 緒論...1
1.1. 前言...1
1.2. 背景與發展現況...1
1.3. 研究動機...9
1.4. 研究目標...9
1.5. 研究架構...9
第二章 閥口類型與概念設計...10
2.1. 閥口類型...10
2.1.1. 碟片閥...11
2.1.2. 桿閥...12
2.1.3. 簧片閥...13
2.1.4. 插閥...14
2.2. 設計目標...16
2.3. 結構與作動方式...16
第三章 解析模型之建構與分析...19
3.1. 系統動態模型...20
3.1.1. 整體系統概觀...20
3.1.2. 驅動力...21
3.1.3. 主活塞...21
3.1.4. 阻尼靜子與插閥...21
節流口有效面積計算...22
插閥頂端流口面積...24
插閥總有效流口面積...25
3.1.5. 分隔膜...25
3.1.6. 底油室壓力...25
3.1.7. 上油室與下油室壓力...26
3.1.8. 頂油室壓力...26
3.1.9. 全系統動態模型...27
第四章 數值模型之建構與分析...28
4.1. ADINA簡介...28
4.1.1. ADINA-FSI原理...28
4.2. 插閥式模型建模...29
4.2.1. 基本設定...29
4.2.2. 幾何形狀...29
4.2.3. 邊界條件...31
4.2.4. 網格...32
4.3. 簧片式模型建模...34
4.3.1. 基本設定...34
4.3.2. 幾何形狀...35
4.3.3. 邊界條件...37
4.3.4. 網格...38
4.3.5. 簧片式避震器之模擬結果...41
有限元素模型參數設定...41
ADINA模擬結果...41
(1) 結構部分...41
(2) 流體部分...42
結果比較討論...45
第五章 實驗設備...47
5.1. 避震器零組件...47
5.2. 阻尼測試機...49
5.2.1. 機台架構與運作方式...49
5.2.2. 感測器...51
5.2.3. 電腦與介面卡...52
第六章 模擬結果比較...53
6.1. 解析模型參數設定...53
6.2. 數值模型參數設定...54
6.3. 數學模擬結果...56
6.4. ADINA模擬結果...57
6.5. 實驗結果...59
6.6. 結果比較討論...60
6.6.1. 各部件之位移...60
6.6.2. 上下油室之壓力與主活塞速度...61
6.6.3. 反力-位移/速度...62
第七章 結論與未來工作...63
7.1. 結論...63
7.2. 未來工作...63
參考文獻...64
Extended Abstract...67
簡歷(CV)...74

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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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