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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蘇奕誠
研究生(外文):Su,Yi-Cheng
論文名稱:以數值模擬技術分析氣動牙科手機流場與轉子切削扭力特性之研究與實驗驗證
論文名稱(外文):The Flow and Rotor's Cutting Force Dynamics of Air Turbine Dental Handpiece Study Based on Numerical Simulation Technique and Experiment Verification
指導教授:黃宜正黃宜正引用關係
指導教授(外文):Huang, Yi-Cheng
口試委員:陳昭亮王可文黃宜正
口試委員(外文):Chen, Jau-LiangHuang, Yi-Cheng
口試日期:2016-06-08
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:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:71
中文關鍵詞:氣動牙科手機氣動噪音
外文關鍵詞:air turbine dental hanpienceaeroacoustic noise
相關次數:
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本研究目的為找出氣動牙科手機降低噪音方法之先期研究,牙鑽在臨床操作下,其氣壓推動轉子運轉使鑽針得以切削時,會產生刺耳且令人不悅的氣動噪音。為了減少不悅感,首先就要先找出牙科手機噪音源的位置。
本研究方法為使用Comsol Multiphysics有限元素分析軟體,先分析氣體在牙科手機腔體內部的流場分布。透過模擬的分析結果,發現轉子與邊壁鄰近處與出氣口處,都有渦旋集中的現象,而渦漩則是產生氣動噪音的主因。因此我們設計一些結構變更來抑制渦漩的集中,以減少渦旋集中產生噪音。但模擬結果顯示,不單單只有渦漩被分離,且扭矩還有所提升,接著我們將最佳參數組合應用到實際加工,最後檢測結果為轉速提升然而噪音也提升,雖然沒有達到降低噪音的目的,但我相信在結構上繼續作參數變更實驗,之後一定能完成提升扭矩又降低噪音的最佳組合。

This study was aimed to establish a research methods for reducing the noise of an air turbine dental handpiece(ATDH). During clinical operation, the dental handpiece produces harsh and unpleasant noise. Comsol Multiphysics finite element analysis software is used to analyze the compressed air flow dynamics in the interior of the dental handpiece duct. Simulation results shows that the region of rotor adjacent to the air outlet side wall presents vortex flow. The vortex was suspected to cause the reason of aerodynamic noise. Therefore, an added slender blade structural design on the duct is supposed to suppress the vortex and reduce the noise thereafter. The simulation results showed that vortex is separated and reduced with increased output torque. The redesign parameters are applied for actual machining. The preliminary test results showed that torque and noise are increased. Future work will discuss the blade design parameters on the duct and evaluated the ATDA performance via experiments.
摘要 I
Abstract II
謝誌 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
第一章 緒論 1
1-1引言 1
1-2研究動機及目的 1
1-3文獻回顧 2
1-4論文架構 12
第二章 實驗目的與架設 13
2-1實驗目的 13
2-2實驗設備介紹 13
2-2-1牙科設備 13
2-2-2量測儀器 14
2-3實驗步驟 21
2-3-1量測結果參數彙整 21
第三章 基礎理論 23
3-1氣動聲學理論[12] 23
3-2模擬的物理模式 25
3-2-1 分析假設 25
3-2-2 有限元素分析法 – COMSOL Multiphysics 26
3-2-3 k-ε紊流模式[13] 26
第四章 系統建模 29
4-1幾何模型建立(CAD建模) 29
4-1-1 選擇建幾何模型的手機部位 29
4-1-2 SolidWorks建幾何模型 30
4-2數學模型建立(凍結轉子) 32
第五章 實驗結果與分析 33
第六章 結論 49
6-1結論 49
參考文獻 50
附錄A 牙科手機規格表[14] 52
附錄B 流量計規格 53
附錄C 單閥壓力控制器規格 54
附錄D 加速規規格表 55
附錄E 雷射都普勒位移計規格表 56
附錄F 壓力換算表[15] 57
附錄G COMSOL數學模型製作流程 58


[1] Gregorio Oxilia, Marco Peresani, Matteo Romandini, Chiara Matteucci, Cynthianne Debono Spiteri, Amanda G. Henry, Dieter Schulz, Will Archer, Jacopo Crezzini, Francesco Boschin, Paolo Boscato, Klervia Jaouen, Tamara Dogandzic, Alberto Broglio, Jacopo Moggi-Cecchi, Luca Fiorenza, Jean-Jacques Hublin, Ottmar Kullmer & Stefano Benazzi,“Earliest Evidence of Dental Caries Manipulation in The Late Upper Palaeolithic ,”Scientific Reports 5, Article number: 12150 (2015)
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[4] R. Louise,“Vibrations of High-speed Dental Handpieces Measured Using Laser Vibrometry,”Master Thesis of The University of Birmingham 2009
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[7] V. Zakeri, S. Arzanpour, “ A Speed Regulating Scheme for Air-Turbine Dental Handpieces,”American Control Conference, Montreal, Canada,June 27-29,2012
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[14] TTBIO牙科高速手機使用說明書Tiger101系列1
[15] http://www.measuring.org.tw/knowledge/knowledge_detail.asp?id=7

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