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研究生:陳肇文
研究生(外文):CHEN, CHAO-WEN
論文名稱:逆向工程於汽車輪圈輕量化之研究
論文名稱(外文):Application of Reverse Engineering in Light Weight of Aluminum Alloy Wheel
指導教授:蘇嘉祥蘇嘉祥引用關係
指導教授(外文):SU, CHIA-HSIANG
口試委員:江卓培汪家昌
口試委員(外文):JIANG, CHO-PEIWANG, JIA-CHANG
口試日期:2016-07-20
學位類別:碩士
校院名稱:南臺科技大學
系所名稱:機械工程系
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:逆向工程技術電腦輔助設計有限元素分析鋁合金輪圈
外文關鍵詞:Reverse engineeringComputer Aided DesignFinite element analysisAluminum alloy wheel
相關次數:
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本研究主要以鋁合金輪圈之輕量化為研究主題,利用逆向工程技術進行輪圈結構的重建與設計以達輕量化之目的,輪圈結構的變更主要有兩個部分,一是將輪輻由原來的5支減少為4支與3支;二是減少輪輻側面厚度,由原來的21mm降低至18mm與15mm,依據國家標準的規範(CNS 7135),使用有限元素分析軟體(ANSYS)進行結構強度的分析。由靜態分析發現,輪輻數由5支變更為3支時,其會使von Mises stress由8.6 MPa增加到20.1 MPa,其雖遠小於材料之降伏應力270.1 MPa,但最大應力點亦會由原本的尖角處轉移至輪緣接合處,而這將面臨輪圈承載力不足而斷裂的情形,故此輪圈具有潛在的危險性。另外,於動態衝擊分析中發現,輪輻厚度減少為18或15 mm時,將無法承受衝擊而產生破壞,但是當輪輻為4支且厚度不變時,輪圈受衝擊作用後應力值為298.17 MPa,此仍低於材料之最大拉伸極限應力值315.6 MPa,尚在標準範圍內,對整體重量約可減少340 g、減重比例為4.3 %,亦即達到本研究中鋁合金輪圈輕量化之最大效益。
This study with lightweight alloy wheels of the research topic. Using reverse engineering techniques to reconstruct and design rim structure to achieve the purpose of weight reduction. Change the rim structure has two main parts, one from the original five spokes reduced to four and three. Another is to reduce the thickness of the spoke side (21mm、18mm、15mm). Based on national standards specification (CNS 7135), using the finite element analysis software (ANSYS) for analysis of structural strength. From static analysis found that the magnitude of the spoke is 5 changed to 3, its cause by the von Mises stress 8.6 MPa to 20.1 MPa. Although it is much smaller than the maximum material yield strength 270.1 MPa, but the point of maximum stress will be transferred from the original sharp corners to the rim. This will lead to rim bearing capacity insufficient and fracture. In addition, the dynamic impact analysis found that reducing the thickness of the spokes will not be able to withstand impact when applied 18 or 15 mm. By the impact of the rim after the stress is 298.17 MPa when the spokes is 4 and thickness is constant (21mm). This is still below the threshold stress of the material. Overall rim reduces weight about 340g, weight loss ratio of 4.3%, that is, to achieve maximum benefit of the study of lightweight alloy wheels.
摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目次 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2研究目的與動機 1
1.3文獻回顧 2
1.4研究步驟 5
1.5本文架構 6
第二章 基礎理論 7
2.1汽車鋁合金輪圈 7
2.1.1輪圈的結構 7
2.1.2輪圈的規格 8
2.1.3應用材料 9
2.1.4輕量化趨勢 10
2.1.5國家標準規範 13
2.2逆向工程技術 17
2.2.1逆向工程概論 17
2.2.2量測點資料的處理技術 19
2.2.3逆向工程的應用範圍 19
2.3曲線與曲面的建構方法 22
2.3.1曲線的設計概念 22
2.3.2曲面的設計概念 23
2.3.3曲面的品質檢測 25
2.4結構應力分析 29
2.4.1 von Mises降伏理論 29
2.4.2 有限元素法 30
第三章 逆向重建實例設計 33
3.1實驗設備 33
3.2非接觸式雷射掃描量測 34
3.3掃描資料的處理 35
3.4曲線的建構 37
3.5曲面的建立與剪裁 39
3.6誤差分析比對 42
第四章 輪圈之輕量化設計及結構強度分析 44
4.1輪圈之結構強度分析 44
4.2外型減重設計 44
4.3靜態負載分析 47
4.3.1邊界條件設定 47
4.3.2分析結果 47
4.3.3靜態負載-小結 52
4.4 動態衝擊分析 55
4.4.1邊界條件設定 55
4.4.2分析結果 57
4.4.3動態衝擊-小結 63
4.5 結構強度分析-總結 66
第五章 結論與未來展望 67
5.1結論 67
5.2未來展望 68
參考文獻 69
作者簡介 73


1.洪志維,「鋁合金輪圈強度之有限元素分析」,國立中央大學機械工程系研究所碩士論文,2004。
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