臺北科技大學機電整合研究所學位論文
國立臺北科技大學,正常發行
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在台灣公路上，大客車為主要高乘載之交通工具。近年來，在政府大力推動搭乘大眾運輸工具政策下，國道客運、市區公車的產量急速增加。由於台灣業者，為了節省成本，多半向國外單獨購買底盤，車體部分則由台灣車體打造廠業者，自行設計打造。然而由車體廠自行打造車體而架裝完成的大客車，往往在組裝完成後容易產生振動與噪音的問題。本文依序對大客車底盤、架裝車體與整車做振動模態分析，經由學理上的演算分析，得到大客車結構的設計與振動分析的相關資料。 本研究使用電腦輔助工程分析(CAE)，有限元素法來建構模型。首先使用電腦輔助設計軟體(Solid Works)來建立大客車底盤及車體模型，接著使用ESI GROUP - Visual Environment與Visual Performance有限元素分析軟體進行模擬分析，分別透過大客車底盤、車體及整車來做振動模態分析，得到其頻率與模態，由三者之頻率與模態，來做比較與車體加強。本論文的研究結果，能夠提供車體打造廠車體打造的參考依據。
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本研究係有關馬桶輔助站立機構之研發，其目的為設計出單一操作、乘坐舒適且節省空間的馬桶輔助站立機構，適用於行動不便的使用者。本研究首先針對馬桶輔助站立機構之相關的專利公報加以收集、整理、分類與分析，再依各種型態不同的專利分類中找出創新設計發展的方向，再從機構合成中，找出符合設計條件的四連桿運動鏈；透過電腦輔助繪圖軟體建立馬桶輔助站立機構之電腦模型，並確認其桿件間無干涉情況發生。再由電腦輔助分析軟體模擬不同操作位置的應力分佈情況，確保本研究馬桶輔助站立機構具有足夠之強度。最後進行實體原型打樣，以驗證其功能及可行性。
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本研究設計一款新型側驅式橢圓機，透過電腦輔助繪圖軟體找出其運動軌跡，與踏板在運動軌跡中之位置與角度，確認其皆符合成人步行之運動軌跡，本研究之設計特色為有效降低佔地面積並保持機台前後之通透感。本研究首先針對關於各種不同類型之橢圓機，進行專利以及相關文獻蒐集，根據驅動機構位置與各種不同的機型種類加以分類與分析，並創新設計構想，發展為側驅式橢圓機之設計方向。本研究利用機構合成，以史蒂芬生三型六連桿組為整體機構之架構，並加入踏板輔助機構，使踏板角度能更符合人所行走時腳掌的角度。本研究透過電腦輔助繪圖軟體繪製電腦模型，同時確認運動模擬及干涉檢查，並配合電腦輔助分析軟體進行結構之應力分析，以確保其強度符合使用安全。
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本研究係有關於洗碗機分配器之設計與分析。本研究所設計之新型洗碗機分配器裝置具有下列特色：增加光潔劑的裝填容量、加強所有密封效果、強化光潔劑段位控制功能。 本研究首先針對洗碗機分配器，進行專利、產品型錄及相關文獻之蒐集，並加以分類與分析，發展出一款新型洗碗機分配器之設計方向。分配器之設計主要包括：蠟致動器、作動機構、密封元件及段位控制裝置。本研究透過電腦輔助繪圖軟體繪製洗碗機分配器之電腦立體模型，並進行運動模擬及干涉檢查，再配合電腦輔助分析軟體進行結構之應力分析，以確保洗碗機分配器作動時，所受到之應力皆符合安全要求。本研究已完成一款蠟致動器之製作與測試。
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本研究係有關於新型自動傘防彈回裝置之研發，其特色為具有防彈回之功能，讓使用者於收傘時，如不小心鬆手，即啟動防彈回裝置，使傘中棒可停止於任一位置，以降低收傘的潛在安全疑慮。本研究首先針對自動開收傘防彈回裝置做專利及相關文獻的搜索，再依據不同驅動零件進行專利分類，找出創新設計發展的方向。首先從類型合成中找出適合之機構類型，再從尺寸合成中，找出符合設計條件的作動機構；透過電腦輔助繪圖軟體建立自動開收傘防彈回裝置之電腦立體模型，並確認其零件間無干涉的情況，再由電腦輔助分析軟體計算棘輪與棘爪的應力分布情況，確保本研究自動開收傘防彈回裝置之實際可行性，最後進行實體原型之製作與測試。
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轉軸式門蓋常運用於液晶顯示器，需結合塑膠薄殼件、塑膠加強肋及卡扣結合的整合設計，其最為要的崁合部夾型卡扣即為卡扣的一種。本研究目的即探討與分析此種塑膠門蓋結合結構，尤其是夾型卡扣之力學行為，與夾持力分析。並結合商用有限元素分析軟體探討門蓋接合結構設計重要參數如材質、夾型卡扣厚度、夾型卡扣退出寬度、夾型卡扣長度對於夾持能力的影響，尋求使門蓋接合結構與門軸組合後夾持能力可達最佳的結構。在本研究個案，初步結果顯示即材質使用PC/ABS，夾型卡扣厚度4 mm，夾型卡扣長度9 mm，夾型卡扣退出寬度2.8 mm最佳，門蓋可達到58.26 N之夾持力，符合設計規範20 N，且其應力小於材料降伏強度。
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過大的足底壓力集中一般被認為是造成糖尿病患者因神經性病變造成足部潰瘍的主要因素。臨床上常使用全觸式鞋內墊進行保守性治療，以達到壓力重新分佈及減壓的效果，並常以鞋墊材料之硬度作為選擇材料之標準。本研究目的為結合足底壓力實驗及三維動態有限元素分析，探討不同硬度及勁度之鞋內墊材料特性對於足底壓力峰值的影響。 本研究量測十三種市售材料之硬度及勁度，並以此作為選擇材料之依據製作九雙不同材料組合之雙層全觸式鞋內墊，進行足底壓力量測。此外，建構包含足部、全觸式鞋內墊及鞋具之三維有限元素模型進行動態有限元素分析。而有限元素分析中之鞋內墊及足底軟組織之非線性材料特性則是由材料試驗機及本研究室所開發之足底軟組織力量位移探測系統所取得。 研究結果顯示材料硬度與勁度間相關係數為0.814，呈現顯著高度正相關。利用足壓實驗及有限元素分析皆得到上層材料硬度或勁度上升，前足及後足之壓力峰值或von Mises stress則增加。足底壓力峰值(21%)和盟麥斯應力( 8%)會隨著上層材料之硬度(61%)及勁度增加(71%)而上升。第一、第二及第三蹠骨頭介面間足底軟組織最大盟麥斯應力，於硬度或勁度較低之下層材料，會隨著上層材料的硬度或勁度增加而上升。不論使用何種鞋內墊材料組合，軟組織之最大盟麥斯應力發生於第三蹠骨頭下方介面間，大小為350-400kPa。 本研究所提供之不同鞋墊材料特性資料庫及一套完整實驗和有限元素分析流程，可作為未來鞋內墊製作前之有效評估工具。
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面對全球市場競爭劇烈的時代裡，企業不斷降低成本以及增加產品品質的可靠度，來獲得顧客的滿意度已是經營的關鍵因素。產品品質等到顧客從市場反應或是由客訴管道客訴回饋時，都只能靠事後補救的措施，往往不只是金錢方面的損失而已，也會造成企業形象受損、競爭者有機可趁等影響。因此，事前的防範會比事後的補救來得重要，將產品潛在失效問題提前討論，讓失效風險降到最低，以確保產品品質的穩定性，才能具有市場的競爭優勢。 尤其在醫療輔具方面的產品是使用在人員身上，因攸關人員生命安全的考量，是絕不允許產品失效的事件發生，所以產品的設計與製造更需要作事前的失效風險分析與驗證工作。 失效模式與效應分析(Failure Mode and Effects Analysis，FMEA)方法，已廣泛被用在產品設計面與製程面的失效風險評估。FMEA的活動是透企業內部有關單位的專業人員來組成專案小組，對於產品在開發階段針對潛在失效風險進行評估與探討，預估當失效模式發生時的嚴重度、發生度及偵檢度分別給予評價，將風險優先數值經計算後排列出嚴重程度的順序，再針對風險優先數值偏高的部份一一提出改善對策。 對於醫療輔具製程面的失效風險評估探討文獻較少，因此本研究將以S公司所生產的醫療輔具型線性傳動器為例，對產品製程進行失效風險分析，結果發現可以提高產品的製程良率，同時也等於降低重工的時間與作業成本，減少廢棄物產生，也等於減少對環境品質的衝擊，提供產業界參考。
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曲面屏幕漸漸的廣泛應用於高解析度沉浸式視覺化環境(High-Resolution Immersive Visualization Environment)和虛擬實境(Virtual Reality)，許多畫面變形調整的問題也因而產生。 本研究希望將虛擬實境(Virtual Reality)場景透過投影機投射於模擬操作艙四周環境中的不規則表面，實現包覆式沉浸的環場虛擬實境，增加身歷其境的真實性。對於任意曲面屏幕的非線性投影影像扭曲失真，目前投影影像矯正技術有限，並且擁有過多的限制條件與幾何校正的方法非常花費人力和成本。因此，本研究使用攝影機拍攝利用電腦視覺領域中數位影像處理辨識技術，藉由顏色與紋理特徵資訊，量測出特徵點的影像空間位置，進行幾何校正；換言之，以電腦自動化幾何校正代替人力操作。最後，經由幾何校正計算後得到投影變形影像的幾何形狀，再透過Bezier數學式建構平滑曲面，使得矯正後的變形影像具有更好的連續性，最後，將影像投影至任意曲面屏幕，完成投影影像矯正處理程序。本研究嘗試利用FPGA硬體設計、繪圖程式設計、動畫引擎軟體設計完成即使投影影像變形處理運算。
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本論文利用Bezier,B-Spline演算法改善投影機投影在非平面畫面變形修正的問題。當投影機投影俯仰角度過大時，投影在平面會有變形的梯形畫面，此時觀賞者所欣賞的影像畫面是有變形問題。同樣地，在全景環幕電影播放時，投影機投影至環狀圓柱面上，觀賞者位於環狀形中央區，所看到的影像畫面也有同樣問題。環幕電影是一種相當特殊的電影，製作上是由多部攝影機同步全景角拍攝影像，事先須已知播放場景大小、投影機投影焦距長才能作影像彎曲合成為全景影像，接著由多部投影機同步不同角度播放在環狀圓柱面上，進行投影機調整接合畫面，相鄰的畫面彼此之間有重疊與接合的問題。因此我們希望影像輸出的畫面能有所調整以滿足投影在任意曲面上的需求，本研究利用Bezier或B-Spline演算法，重新計算曲面形狀，再將影像重新修正投影至曲面上。在重新計算影像調整時，如有畫素短少情形，可以增加線性插值密度或使用插補法方式作修正。