臺灣博碩士論文加值系統

全球暖化效應，政府開始提倡綠色能源及環保意識，促使都市人越來越多開始以腳踏車為交通工具或娛樂休閒運動，例如現在最流行的u-bike，使得自行車的產業盛行，也衍生許多內變速器、電動前輪驅動自行車、電動後輪驅動自行車、電動助力自行車等多種助力車種或產品，目前市面上電動(輔助)自行車裝置都是以混合動力裝置或純電力裝置為主，尚未有單一驅動及能同時驅動的裝置。
本文提出一組使踩踏力及馬達輔助力之雙輸入，能各別單一驅動及同時驅動的中置式助力器，利用行星齒輪系做為力量耦合的機件並輸出到後輪，首先應用基本迴路方程式分析基本行星齒輪機構的運動學特性，篩選出最適合的行星齒輪匹配進行機構設計，運用功率流及有限元素分析，分析出零件最大承受強度，並考量整體泛用性，採用模組化設計，可裝配在普遍的自行車上使用，此裝置可搭配後輪內變速器使用，最後驗証出雛型具有三種騎乘模式，分別為單騎乘者踩踏、單馬達輔助驅動與混合動力。

Due to the effects of global warming, the government has started to promote awareness of green energy and environmental protection. It induced more and more city residents to ride bikes for transportation or as recreational sport. The electric (assisted) bicycles on the market are mainly based on hybrid power devices or electric devices at present, not yet having single drive or simultaneous drive devices.
This study proposes a device that can select both single & simultaneous driving with pedaling force and electric motor power-assist. The proposed power device uses a planetary gear mechanism as the force coupling parts and output to the rear wheels. Frist, the fundamental circuit equation was used to analyze the kinematics of the basic planetary gear mechanism; the most suitable driving model was then selected to match the mechanism design. Also, power-flow analysis and finite element analysis were carried out to analyze the strength of each mechanical part. The power device can be assembled on a universal bicycle by adopting the modular design, in combination with the rear-wheel inner-transmission hub. Finally, the prototype has three riding modes: single rider pedaling, single motor assisted drive and hybrid power.

摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 vii
第一章 前言 1
1.1 史前回顧 2
1.1.1市售產品 3
1.1.2 相關專利 7
1.2 研究動機與目的 11
1.3 論文架構 12
第二章 電動(輔助)自行車之介紹 15
2.1 電動(輔助)自行車三大核心裝置 15
2.1.1 馬達（動力裝置） 15
2.1.2 控制器 17
2.1.3 電池 18
2.2 電動自行車 18
2.3 電動輔助自行車 19
2.4 台灣電動(輔助)自行車法規 20
第三章 構想設計 21
3.1 助力器設計理念 21
3.2 雙輸入機構原理 22
3.2.1 拘束運動 22
3.2.2 運動分析 23
3.3 自行車限制條件 24
3.3.1 自行車啟動最大扭矩分析 24
3.3.2 自行車現有車架尺寸限制 27
3.3.3 台灣電動(輔助)自行車法規限制 28
3.4 小結 29
第四章 雙輸入型態設計 30
4.1 基本行星齒輪系配置 30
4.1.1 基本行星齒輪配置篩選 30
4.1.2 選定行星齒輪系配置 31
4.2 行星齒輪系齒數比範圍設計 33
4.3 傳動性能分析 34
4.3.1 給定行星齒輪系圖畫與各齒輪對資料 35
4.3.2 決定所有基本迴路 37
4.3.3 建立運動方程式 37
4.3.4 建立基本轉矩方程式 37
4.3.5 計算各元件之傳動功率 39
4.3.6 傳動效率 40
4.4 輔助馬達需求分析 41
4.4.1 輔助馬達轉速分析 42
4.4.2 輔助馬達所需扭矩分析 44
4.5 輔助馬達選定及減速比設計 44
4.5.1 輔助馬達選定 44
4.5.2 減速比設計 47
4.6 小結 47
第五章 整體參數設計 48
5.1 行星齒輪系與減速比參數設計 48
5.2 助力器整合裝置之具體化設計 49
5.2.1 馬達裝置架設計 49
5.2.2 助力器裝置設計 50
5.2.3 整合設計 52
5.3 結構強度分析 54
5.4 小結 59
第六章 實體組裝及驗證 60
6.1 實體組裝 60
6.2 承載測試 62
6.3 驗證及誤差 63
6.4 小結 66
第七章 結論與建議 67
7.1 結論 67
7.2 建議 67
參考文獻 68

[1]電動自行車淺析 http://www.wheelgiant.com.tw/publication/bmuch/html/ bmuch87/BMUCH870201.HTM，2018。
[2]電動助力自行車技術原理 https://kknews.cc/zh-tw/ digital/g29yal.html 2018.4，2018。
[3]StockFeel 股感知識庫-電動輔助自行車銷售量https://www.stockfeel. com.tw/
世界第一自行車品牌：巨大（9921），2018。
[4]GIANT FULL E+ 2 運動越野型電動輔助自行車
https://www.giantcyclingworld.com/news.php?id=20134003，2018。
[5]GIANT-EA101 通勤代步電動輔助自行車
https://www.giantcyclingworld.com/bike.php?id=c0dc9dd0-7f7c-4adc-a8a5
-06bf023a7af0，2018。
[6]自行車助力器 http://goods.ruten.com.tw/item/show?21725570511837，2018。
[7]電動助力車的前世今生 https://read01.com/zh- w/L8nmm8.html#.
tw/L8nmm8.html#.WsRqfy5uaUk，2018。
[8]東京議定書1999年http://gis2.sinica.edu.tw/epa/kyoto.html，2018。
[9]本田聰、長敏之，電動輔助自行車，2004，中華民國專利公告號587589。
[10]許源芳，電助力自行車之中置動力輸出機構，2012，中華民國專利公告號M437304。
[11]小勝京介、吉家彰人、二唐史，電動輔助自行車，2006，中華民國專利公
告號I265896 。
[12]森山衆治，電動輔助自行車，2018，中華民國專利公告號I618654 。
[13]財團法人車輛安全審驗中心 https://www.car-safety.org.tw/uploads/Rule/
電動輔助自行車及電動自行車介紹/，2018。
[14]蔡伯章，電動機車之無刷直流馬達控制與設計，逢甲大學積體電路與通訊產業研發碩士班，2008。
[15]W. Chlebosz and G. Ombach, J. Junak, “Comparison of permanent magnet brushless motor with outer and inner rotor used in e-bike,” XIX International Conference on Electrical Machines - ICEM, Rome, 2010.
[16]杜冠澔，電動輔助自行車之動力測試平台之研製，國立台北科技大學車輛工程系碩士班，2012
[17]電動輔助自行車及電動自行車安全檢測基準，http://ebike.runride.com/
Documents/電動輔助自行車及電動自行車安全檢測基準，2018。
[18]國家標準（CNS）檢索系統，http://www.cnsonline.com.tw/，2018。
[19]電動自行車改裝套件 500W 輪轂馬達http://goods.ruten.com.tw/ item/ show?
21519335522547，2018。
[20]天津市鐵特電動車有限公司-中置式電動自行車http://wwww8195.ddc.net.cn/
showbye/trade_detail_71623_8758_4.html，2018。
[21]Shimano STEPS eSport 8電動助力車http://shopping.udn.com/mall/cus/cat/
Cc1c02.do?dc_cargxuid_0=U010044014，2018。
[22]吳益彰，自行車五速內變速器機構之設計，國立中山大學機械工程系碩士，1997。
[23]自行車的坡度計算http://blog.xuite.net/fgod999/wretch/106701274%E8%87%A
A%E8%A1%8C%E8%BB%8A%E8%B3%BD%E4%B8%AD%E7%9A%84%E5%9D%A1%E5%BA%A6%E8%A8%88%E7%AE%97，2018。
[24]蔡瑞賓，電動輔助自行車可行性之研究，國立臺灣科技大學，管理研究所 EMBA碩士在職專班，2016。
[25]杜冠澔，電動輔助自行車之動力測試平台之研製，國立臺北科技大學，車輛工程系碩士班，2012。
[26]劉尚霖，直流無刷馬達應用於電動輔助自行車之控制系統，東海大學，電機 工程學系，2013。