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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:楊欽全
研究生(外文):Yang, Chin-Chuan
論文名稱:水陸兩用車懸吊系統收折機構之設計最佳化
論文名稱(外文):Design Optimization of the Retractable Suspension System of Amphibious Vehicles
指導教授:林鎮洲
指導教授(外文):Lin, Chen-Chou
口試委員:李志中謝文賓
口試委員(外文):Lee, Jyh-JoneShieh, Wen-Bin
口試日期:2016-05-27
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:機械與機電工程學系
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:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:水陸兩用車可收折式懸吊機構向量迴路法運動分析接頭力最佳化ADAMS
外文關鍵詞:Amphibious vehicleRetractableSuspensionVector-loop methodKinematic analysisJoint forceOptimizationADAMS
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水陸兩用車最早乃因應軍事上兩棲作戰的需要,之後也朝向民用功能如救難、偵蒐、探測、乃至觀光之用途發展。由於水陸兩用載具必須在兩種極不相同的環境條件下運作,為了使其達到足夠的靈活度與環境適應性,載具必須同時滿足水中與陸上行駛的需求。當「水陸車」轉換成「水陸船」使用後,為了降低船在水中行駛的阻力,必須將輪子與懸吊系統收折起來至水線以上。本論文主要探討水陸兩用車可收折式懸吊機構的設計最佳化問題。本文所發展的可收折式懸吊機構參考現今常見的全地形車懸吊機構尺寸與相關文獻,來建構新型機構的尺寸模型。本文運用二維向量迴路法分析可收折式懸吊機構在收折時的運動與受力情況,並以機構動力模擬軟體 ADAMS 驗證二維運動分析結果之適用性。本研究使用二維運動分析之結果進行尺寸最佳化設計,藉由改變各桿件的尺寸,來降低收折過程中所需的驅動力以及機構中的接頭力。最佳化之目標包括接頭力最小化、抬升高度最大化。針對最佳化前後機構之各項性能進行比較,本研究結果顯示,機構中的接頭力總和下降達到40%,抬升高度提升達到10%。
Amphibious vehicles originally are used for military purposes, whereas they are now commonly used for civilian applications such as salvage, patrol, detection, and tourism purposes. One of the important applications demanded by the amphibious vehicle is that its suspension system need to be retractable. To reduce the drag force of the vehicle while operating on water, it is necessary for an amphibious vehicle to possess the retractable suspension system. The thesis focused on the optimization problem of the retractable suspension system of amphibious vehicles. To construct the dimensional model of the new suspension mechanisms, we referred to the suspension of the all-terrain vehicle and related references. The kinematic and force analysis of the retractable suspension systems were analyzed using vector-loop method by simplifying the model as planar mechanisms. The results of the analysis were verified by the commercial package ADAMS. The objectives of the optimization problem were to reduce the joint forces and driving force as well as to increase the elevation of the wheel during the retraction process. We adopted two-dimensional kinematic analysis for the optimization process. A comparison was made between the performance indices before and after the optimization process. The result showed that the total joint force were decreased by as much as 40%, and the elevation were increased by 10%.
目錄
摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 IX
符號說明 X
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 3
1.3 研究動機 6
1.4 論文架構 6
第二章 機構分析與最佳化理論介紹 7
2.1 顏氏創造性機構設計方法 7
2.2 運動鏈之自由度 8
2.3 向量迴路法-運動分析 9
2.3.1 位置分析 9
2.3.2 速度分析 11
2.3.3 加速度分析 11
2.4 力量分析 12
2.5 最佳化設計基本理論 14
2.6 基因演算法 16
2.6.1 適應函數 16
2.6.2 編碼方式 16
2.6.3 原始族群 16
2.6.4 複製 17
2.6.5 交配 17
2.6.6 突變 18
第三章 機構建模 20
3.1 前言 20
3.2 運動與力量分析方法 23
3.2.1 向量迴路分析 23
3.3.2 力量分析 25
3.3 機構尺寸建構 26
3.3.1 可收折式雙A臂α懸吊機構 26
3.3.2 可收折式雙A臂β懸吊機構 30
3.4 分析軟體簡介 34
3.4.1 ADAMS/View機構模擬軟體 34
3.4.2 程序整合暨設計最佳化工具OPTIMUS 36
第四章 機構靜力分析與最佳化 38
4.1 前言 38
4.2 可收折式雙A臂α懸吊機構力量分析結果 38
4.2.1 模擬結果 39
4.2.2 小結 43
4.3 可收折式雙A臂β懸吊機構力量分析結果 44
4.3.1 模擬結果 45
4.3.2 小結 49
4.4 最佳化 50
4.4.1 設計變數 50
4.4.2 限制條件 51
4.4.3 目標函數 51
4.4.4 最佳化結果 52
4.5 最佳化後α懸吊機構力量分析結果 55
4.5.1 模擬結果 55
4.5.2 小結 59
4.6 最佳化後β懸吊機構力量分析結果 61
4.6.1 模擬結果 61
4.6.2 小結 65
4.7 第四章小結 67
第五章 結論與未來展望 69
5.1 結論 69
5.2 未來展望 70
參考文獻 71




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[35] MATLAB Help http://www.mathworks.com/help/matlab/ref/help.html#responsive_offcanvas
[36] MSC.ADAMS software/ADAMS/Help http://www.mscsoftware.com/product/adams-machinery
[37] Noesis Optimus Rev 10.17 Help http://www.noesissolutions.com/Noesis/optimus-details/optimus-revision-1017

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