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研究生:王日賜
研究生(外文):Jih-Szu Wang
論文名稱:保護性緊固件優化設計和應力分析
論文名稱(外文):Protective Fastener Optimization Design and Stress Analysis
指導教授:劉履新劉履新引用關係
指導教授(外文):Lu-Sin Liu
口試委員:吳正鵬蔡有藤
口試委員(外文):Wu-Perng JenqYuo-Tern Tsai
口試日期:2019-06-12
學位類別:碩士
校院名稱:中華科技大學
系所名稱:機電光工程研究所在職專班
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:2019
畢業學年度:107
語文別:中文
論文頁數:62
中文關鍵詞:有限元素分析CAE應力分析田口方法
外文關鍵詞:Finite element analysisCAEStress analysisTaguchi method
相關次數:
  • 被引用被引用:1
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本研究針對市售保護件進行優化設計,市售保護件雖具有保護功能,但容易受其他因素影響,也不具有固定功能,設備受震動或傾倒時市售保護件產品容易脫離需受保護的電池連接傳導介質,在此同時設備內部結構其他傳導介質鎖附不確實或因震動設備傾倒造成脫落至電池連接傳導介質上,其介質缺少保護裝置或者保護裝置不確實,進而喪失保護功能,容易造成電池損壞或其他更重大的損害。
主要使用CAD(SolidWorks)、CAE(SolidWorks Simulation) ,繪製及模擬分析幾何模型、田口方法,尋找出最佳的產品設計參數設定,研究歷程分為三部份,第一部份參考市面上所販售的保護件在此基礎上優化設計八款作為分析參考,第二部份以第一部份為根據使用CAD(SolidWorks)建立幾何模型再使用CAE(SolidWorks Simulation)進行模擬分析幾何模型結構的應力、應變、變形量狀態,以利評估結構的可行性及產品設計方向,第三部份為進行最佳化、理想機能分析,經由田口方法尋找出產品的最佳值,冀望所設計出的保護性緊固件能改善目前市售產品的缺點。
經由模擬分析幾何模型結構及田口方法找出產品的最佳值,優化後的保護性緊固件的推移壓力遠遠大於市售保護件,優化後的壓入力度相當輕,且優化後的推移壓力是壓入壓力的2.5倍具有相當好固定性,驗證結果也證明此優化設計改善目前市售產品的缺點,確認了優化後產品的可行性。

This research is for the optimized design of protection part by the current market sales product; the current market sales product has protection function. However, easily to suffer the other reason impact, and not possess the retentivity force. When the facilities are receiving the vibration or pour, the current market sales product is easy peel-off the medium of protected battery connecting conductive. Since the structure of facilities internal is conductive medium locked is unsure or the vibration reason to cause the facilities to pour to provoke the peel-off on the battery connecting conductive medium, the medium lack the protection equipment or protection equipment is unsure to cause the problem of protection function failure, and battery easily damage or severe other damage.

The primary simulation tool is to use the 【"SolidWorks"】《For CAD》and【" SolidWorks Simulation"】《For CAE》for this study and operation, the analysis principle is following the Taguchi method to breakdown the design of geometric model and simulation the production process of protective fasteners for mass production, and find the best parameter setting for product design . The research phase is to breakdown the three parts. The first part, survey the common connection protection type and other eight optimization type on current market sales for the analysis basic. Another, following the collection information by previous analysis and start the creation of geometric models《drawing》by CAD tool 【"SolidWorks"】, when the file『 drawing』 is complete, transform the file format from CAD 【" SolidWorks"】to CAE 【 "SolidWorks Simulation"】for next process preparation, keep on-going the elemental segmentation《mush》and analysis the stress of geometric model structure 【Include the structure strain, deformation state, Benefit the evaluation of the structure, product design direction, etc. 】. Another part, the final optimized the design and ideally analyze to find the best value of the product by the Taguchi method. The result is to meet usability and social benefits. The protective fasteners designed can improve the shortcomings of the current market sales product, enhance the quality of the product, facilitate technological innovation and enhance the competitiveness of products, and improved the disadvantage of current market sales product。

According to the simulation analysis and Taguchi method to find the best value of the product and the retentivity force exceed the current sales product by optimization protective fastener, another we can get more easily push force by optimization protective fastener, the pushing force is 2.5 times push force, it is good fixed design. Based on the verification result by design of optimization protective fastener, it is improved the disadvantage of current market sales product and confirmed the new product has the feasibility.

誌謝 i
中文摘要 ii
ABSTRACT iii
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
符號說明 xi
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 1
1.3 研究動機與目的 4
1.4 研究架構 5
第二章 理論基礎 8
2.1 SolidWorks簡介 8
2.1.1 SolidWorks的發展[13] 8
2.1.2 SolidWork 基礎知識[14] 8
2.1.3 SolidWork 建模技術[14] 9
2.2 SolidWorks Simulation簡介 9
2.2.1 Simulation的發展[15][16] 9
2.2.2 Simulation基礎知識[17] 10
2.2.3 Simulation分析架構[17] 10
2.3 田口方法簡介[18] 19
2.3.1 田口方法的目的與基本架構 20
2.3.2 直交表(Orthogonal arrays) 21
2.3.3 信號雜訊比(Signal to Noisw Ratio) 22
第三章 保護性緊固件模型之建立與分析 27
3.1 幾何模型建立與基本條件假設 27
3.1.1 建構於幾何模型上之基本假設 27
3.1.2 保護性緊固件的基本構造 28
3.2 保護性緊固件之有限元素分析 33
3.2.1 元素條件[17] 33
3.2.2 材質之相關參數 34
3.2.3 邊界條件及負載 36
3.2.4 網格分割 38
3.3 求解模擬分析過程 40
3.4 模擬分析結果 41
3.4.1 模擬分析優化後保護性緊固件數據 44
第四章 結果及討論 46
4.1 分析結果 48
4.2 討論 57
第五章 結論 59
5.1 結論 59
5.2 建議 60
參考文獻 62


[1]維基百科,有效元素分析
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%89%E9%99%90%E5%85%83%E5%88%86%E6%9E%90 ,擷取日期 : 2018/10/6
[2]馬敬禹,“應力分析對摺疊椅最佳化設計之研究”,碩士論文,正修科技大學,2014年.
[3]林錦輝,“塑膠掛勾設計與應力分析”,碩士論文,逢甲大學,2010年.
[4]A.Zinno, E.Fusco, A.Prota, G.Manfredi,“Multiscale approach for the design of composite sandwich structures for train application”, Composite Structures,
Vol.92,2010,pp.2208-2019.
[5]V. A. b. Jiri Ilcik a, Jakub Dolejs a, “Design of new scaffold anchor based on the updated finite element model”, Engineering Structures, Vol.118 2016,pp.334– 343.
[6]方正樑,“筆記型電腦按鍵彈臂之應力分析與優化設計”,碩士學位論文,國立臺北科技大學,2017年.
[7]施經緯,“扣件缺陷改善與成形設計之研究”,博士論文,國立高雄應用科技大學,2016年.
[8]陳柏均,“機械式自動收析之助行器設計與開發”,碩士論文,國立中山大學,2015年.
[9]林治平,“手機外殼結構最佳化研究”,碩士學位論文,明新科技大學,2014年.
[10]馬柏宇,“多功能竿掛之設計”,碩士論文,國立成功大學,2013年.
[11]林耕弘,“塑膠環形開闢之最佳化設計”,碩士論文,國立高雄應用科技大學,2013年.
[12]劉乙聖,“塑膠轉位齒輪嚙合之應力與應變分析”,碩士論文,國立高雄應用科技大學,2015年.
[13]維基百科,SolidWorks
https://en.wikipedia.org/wiki/SolidWorks ,擷取日期 : 2018/12/29
[14]實威國際股份有限公司,“SolidWorks 2014原廠教育訓練手冊”,全華圖書股份有限公司,2014年.
[15]威科技股份有限公司,“COSMOSWorks電腦輔助工程分析入門篇Designer”,全華圖書股份有限公司,2007年.
[16]夸克工作室(Quarx),“SolidWorks 工程分析”,基峰資訊股份有限公司,2009年
[17]實威國際股份有限公司“SolidWorks Simulation原廠教育訓練手冊”
,易習圖書, 2011年.
[18]MBA智库,https://wiki.mbalib.com/zh-tw/田口玄一,擷取日期 : 2019/01/6
[19]沈曉復,“塑膠材料概論”,財團法人塑膠工業技術發展中心,2011年

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