臺灣博碩士論文加值系統

駕駛者的視野能見度與安全有著直接的關係，故雨刷是汽車上不可或缺的重要零件，雨刷刷拭品質與刷片及擋風玻璃之間的接觸力分佈有著連帶關係，經由實驗數據發現接觸力介於10 N/m至30 N/m之間可獲得良好的刷拭品質。本文目的在於建立雨刷彈片弧形最佳化設計之分析手法，並確認接觸力能符合設計需求。將無骨式、新無骨式與有骨式三種不同型式雨刷結構分別建構有限元素模型，以適當的數學假設來模擬實際結構特徵，由結構系統理念對各種雨刷進行正向分析時所需輸入之參數，包括輸入(負荷)、幾何、材料、邊界及接觸介面等各項參數。經由正向分析來獲得之接觸力分佈曲線進行評估驗證，再藉由最佳化分析對彈片進行弧形逆向設計，獲得彈片之最佳化弧形，使得接觸力更均勻的分佈，後續將最佳化弧形預測之接觸力分佈與實際量測接觸力分佈進行比對驗證，由結果得知，有限元素分析有效的預測出正向分析之接觸力分佈與逆向分析之彈片弧形最佳化設計，後續能對各種不同類型與不同尺寸之雨刷搭配特定玻璃型式進行彈片設計開發。

The wiper is the important component in automobiles to ensure the visibility of drivers and directly related to the safety. The wiping quality of wiper is strongly relevant to the contact pressure distribution between the rubber and windshield, and the contact pressure is found to be within 10 N/m to 30 N/m for good wiping quality. This work aims to develop the optimum design method for the spring sheet geometry of different types of wipers so as to meet the requirement of contact pressure performance. For different types of wipers, i.e. boneless, three-piece and bone types, the finite element models are, respectively, developed to simulate the practical structural characteristics with the proper mathematical assumptions.The forward analysis to predict the contact pressure distributions is performed by appropriately defining the loadings, geometry, material, boundary and interfaces for the wiper structures.The optimum design problem for the inverse design of spring sheet geometry is then formulated to obtain the optimal shape of geometry iteratively such that the contact pressure can be distributed as uniformly as possible. The predicted contact pressures of wipers on the windshield are compared to the experimentally obtained ones. Results show the numerical models can work well in predicting the contact pressure for forward analysis as well as the spring sheet shape design for inverse analysis. The design methodology can be adopted for different types and sizes of wiper structures to fit with various types of windshields.

摘 要 I
Abstract II
謝 誌 IV
目錄 V
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第1章 緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2文獻回顧 2
1.3全文概述 5
第2章 無骨式雨刷之接觸力分佈分析模型探討與最佳化設計 9
2.1無骨式雨刷之接觸力分佈分析模型 10
2.1.1無骨式雨刷之實際結構 11
2.1.2無骨式雨刷之數學模型 13
2.1.3無骨式雨刷之有限元素模型 14
2.2無骨式雨刷彈片之設計流程介紹 15
2.2.1無骨式雨刷彈片之正向分析 16
2.2.2無骨式雨刷彈片之最佳化分析 19
2.2.3 接觸力分佈分析與探討 21
2.3無骨式雨刷彈片之加工驗證 25
2.3.1彈片加工品質評估 25
2.3.2接觸力分佈分析模型校正 27
2.4本章結論 30
第3章 新無骨式雨刷之接觸力分佈分析模型探討與最佳化設計 31
3.1新無骨式雨刷之接觸力分佈分析模型 32
3.1.1新無骨式雨刷之實際結構 33
3.1.2新無骨式雨刷之數學模型 34
3.1.3新無骨式雨刷之有限元素模型 35
3.2新無骨式雨刷壓條之設計流程介紹 38
3.2.1新無骨式雨刷壓條之正向分析 39
3.2.2新無骨式雨刷壓條之最佳化分析 42
3.2.3接觸力分佈分析與探討 43
3.3新無骨式雨刷壓條之加工驗證 47
3.3.1壓條加工品質評估 47
3.3.2接觸力分佈分析模型校正 49
3.4本章結論 51
第4章 有骨式雨刷之接觸力分佈分析模型探討與最佳化設計 52
4.1有骨式雨刷之接觸力分佈分析模型 53
4.1.1有骨式雨刷之實際結構 53
4.1.2有骨式雨刷之數學模型 55
4.1.3有骨式雨刷之有限元素模型 56
4.2有骨式雨刷壓條之設計流程介紹 58
4.2.1有骨式雨刷壓條之正向分析 58
4.2.2有骨式雨刷壓條之最佳化分析 61
4.3接觸力分佈分析與探討 62
4.3.1不同型式雨刷壓條探討 63
4.3.2不同尺寸雨刷壓條外型之最佳化分析 66
4.4本章結論 69
第5章 結論與未來建議 70
5.1結論 70
5.2未來建議 71
參考文獻 72

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