崑山科技大學機械工程研究所學位論文
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本研究探討油滴撞擊熱板表面之動態行為，實驗在固定油滴高度下改變參數有兩個溫度、六個不同粗糙表面、四種油進而觀察油滴撞擊於不同粗糙表面參數下將會發生之動態情形，並以高速攝影機擷取油滴撞擊熱板影像實驗之數據，將與油滴撞擊進行實驗結果比對。由實驗結果顯示，油滴撞擊在沸點溫度以下，油滴動態過程為擴散、回縮、分裂、震盪、沸騰、穩定等現象；當油滴撞擊在沸點溫度以上，此時油滴動態較劇烈，則會產生擴散、沸騰、汽化、飛濺、彈跳直到離開表面等現象。而研究中，撞擊動量、熱板溫度、液滴性質皆有密切的關係，而液滴撞擊的動量包含液滴密度、表面張力、直徑大小及撞擊速度等相關因子。在比較不同粗糙表面時，油滴撞擊於高溫平滑表面熱板之動態較易分裂彈跳；反之，撞擊於高溫鐵砂表面之動態較易劇烈沸騰。 同時油品在高溫時會因黏度與表面張力下降，而使得油滴之擴散直徑增加。比較生質柴油在不同粗糙度表面情況，於光滑熱板表面上熱傳遞效率較快且摩擦力也小，使油滴在回縮現象也較為迅速且明顯；於粗糙熱板表面上，因表面粗糙關係，使油附著在熱板上而形成分裂現象。
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CIGS材料所使用的In及Ga材料其地球蘊藏量較少，In及Ga材料與IC產業相爭，且硒化製程中的硒化氫 (H2Se)氣體有毒，近年研究出可替代的吸收層材料，例如：銅鋅錫硫化合物 (Cu2ZnSnS4，簡稱CZTS)、銅鋅錫硒化合物 (Cu2ZnSnSe4，簡稱CZTSe) 及其他似黃銅礦結構的四元化合物半導體。CZTS為取代CIGS當吸收層製程與特性研究資料有限，本實驗利用不同方式來製備CZTS粉末。此研究使用高壓水熱法製作Cu2ZnSnS4(CZTS)粉體。在不同反應時間下，改變多種可控制條件，例如反應物種類、高壓水熱法反應時間、反應物濃度等，從中探討取得最佳合成條件。製備生成的粉末以XRD、SEM、UV-Vis分析其特性。在反應物種類中，金屬元素來自於CuCl、CuCl2、SnCl2.2H2O、SnSO4.2H2O、ZnCl2，元素硫來自硫。因此探討出合適的合成反應物：為CuCl、SnCl2.2H2O、ZnCl2、硫脲。高壓水熱法反應時間方面，經實驗研究出適合的時間48小時以上，較能減少二元相或三元相產物生成。針對硫脲的濃度研究裡，為避免硫脲與銅離子在反應溶液中產生錯合物，硫脲的當量濃度須比銅離子大四倍，綜合以上條件即可得到符合JCPDS Card的單晶相、能隙約為1.45eV的Cu2ZnSnS4粉體。
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本研究之目的在設計開發美規LED汽車頭燈，藉由取得Philips Lumileds Altilon LEDs LAFL-C4L-0850原廠所提供的詳細光源資料檔案整合並搭配ASAP光學分析軟體實際完整設計，以3D繪圖軟體建構出光源模型、光通量、反射鏡反射率、透鏡穿透率及折射率，採用自由曲面之變焦橢圓方式設計汽車頭燈，系統應用包含LED光源的光線及投射燈模組將透鏡、反射鏡、光學曲面、散熱模組的組成建構，依CAE設計製作車燈模型，利用LMT GO-H 1400車燈專業配光儀器做量測，使近光燈光束可達到1.5D-2R最小燭光值15,000cd以上，完成LED車燈的設計驗證光度分析，使投射之光形分佈符合明暗截止線(cut-off line)之需求驗證符合美國聯邦試驗規範(Federal Motor Vehicle Safety Standard 108, FMVSS No.108) 燈、反光裝置及SAE規範為設計法規之基礎要求。 由研究結果可得知，本文設計之汽車近光燈着重於投射式頭燈非球面透鏡之光學設計與模擬分析，藉由LED光源的光線及投射透鏡與反射鏡模組之光形疊加，並適當移動使光型明暗截止線對比產生上下非對稱的分佈，以提高配光效率達到80%以上。最後將結合散熱模組設計之LED頭燈進行實驗測試分析，以探討自然對流中所模擬出較佳之散熱效能設定約在60~65%之間；藉由發展LED頭燈陣列的最佳化設計，以滿足車燈於實際應用時的溫度狀態。
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本研究以相變化儲能材料搭配汽車隔熱罩，減少車頂高溫的熱與太陽輻射熱進入車內，降低車內高溫，因而可減少冷氣的使用量，進而改善油耗。本文使用之相變化儲能隔熱材料應用車頂內之夾層，經實驗證明可有效改善密閉的汽車空間溫度，並使車內保持恆溫狀態，進而減少車內的燜熱感，具有經濟環保的價值。 本研究為一種交通運輸工具之車頂隔熱夾層構造之設計，其在於隔熱層內部形成有容置空間，裝設儲能包。該儲能包外層係以導熱性材料製成，其內層包覆有相變化儲熱材料(PCM)，藉以該隔熱層固定於交通運輸工具之車頂、車門之鈑金及內裝之間，以進行熱交換。當車輛靜止時，儲能包吸收熱量而不讓熱量進入車內；當車輛移動時，藉由熱對流，儲能包的熱量迅速散失於大氣中。
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本研究利用引擎廢熱由甲醇重組產氫，並將產出的富氫氣體導入機車引擎，並利用氫氣的特性來改善汽油的燃燒效率、燃油消耗率與汙染排放，以達成提升能源的使用效率與減少汙染氣體排放的目標。 實驗主要可分成四個階段，第一階段主要針對原引擎的基礎數據實驗，將引擎的轉速由2000rpm至6500rpm、分成10筆的轉速參數；而節氣門開度的部分是由最小開度至最大開度、分成10筆節氣門開度的實驗參數。本階段實驗所得之數據可以了解原引擎之操作空燃比、噴油寬度與汙染排放的特性。而第二階段是使用高壓鋼瓶的氣體模擬產出之富氫氣體導入引擎，實驗參數包括模擬氣體的進料流率為5、10、15L/min三個進料參數，而模擬氣體的成分與比例為氫氣75Vol%、二氧化碳25Vol%。而引擎的實驗參數部分，轉速分成4000、5000、6000rpm三個轉速條件，而節氣門開度部分為1/3、2/3、3/3等三個開度來做為本階段的實驗參數。並將本階段實驗所得之數據與上階段所得之汙染排放與熱效率數據的改善程度作分析與探討。 第三階段是將重組器安裝至排氣管內，讓引擎所排放之廢氣餘熱用以提供重組器於重組過程中所需的能量，藉此達到廢熱回收的功效。而重組所使用的燃料為甲醇，使用部分氧化法來產出富氫氣體，並將富氫氣體進行分析。而本階段的實驗參數部分，O2/C比為0.1至0.5，用以找出較佳之重組轉化效率與熱效率；來做為下個實驗階段的重組器進料參數。而第四階段是採用上階段實驗所得之最佳的甲醇進料O2/C比，並搭配不同的進料流率所產出之富氫氣體導入引擎。而實驗所使用之重組器的進料參數，甲醇進料的O2/C比為0.3，而三個進料流率為3、6、9c.c/min等作為甲醇重組器的進料參數，而引擎的操作參數部分與模擬氣體導入實驗所用之操作參數相同。本階段實驗利用富氫氣體來提升稀油燃燒極限與改善燃燒效果以及燃油消耗率。 模擬氣體導入引擎的實驗結果發現，在相同空氣過剩率的情況下，相較於原車，使用模擬氣體導入引擎的CO與HC的排放、引擎熱效率與燃油消耗率皆有明顯的改善。但因導入模擬氣體的引擎可使用較為稀薄之空燃比操作範圍，改善了汽油的燃燒狀況使得NOx排放量有明顯上升的趨勢；而使用模擬氣體來導入引擎，使得容積效率下降，而造成引擎之輸出功率有下降的現象。而導入富氫氣體引擎的實驗結果與模擬氣體所得之結果大致相同，但因兩階段所導入引擎的氣體成分與比例以及減油的條件不同，而使實驗所得之數值會有所差異。
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本研究主要提出關於快速車削新的多刀刃刀具結構，此刀具可加裝於傳統車床上，除可降低更換刀具次數、減少車削刀具的磨損和特別對於大批量產的情況之下提高加工效率。傳統單刀刃車削時，刀具產生的徑向切削力會使細長形工件產生變形，增加震動和降低精度。而採用此機構則切削力互相平衡，車削細長或柔軟工件時減少因徑向切削力而產生的工件變形。 此外研究中還結合自動化設備的理念，結合PLC控制系統，以達更精確的加工精準度。 本文是以泛用型交流伺服驅動器ASDA-AB可接收並列輸出的編碼器，並且對伺服控制架構能夠快速的上手。結合PLC控制系統，以安裝交流伺服馬達來調整連接的齒輪，調整刀具與中心軸距離，可自動控制車刀直徑，不必經由手動調整車刀直徑，可使加工物品可製成曲面等圓弧形狀，將整個設計朝向CNC發展。以理論推導的結果以電腦模擬量測加工直徑，並且實裝於桌上型車床進行實際車削實驗，進行LabVIEW圖控程式的曲線擬合精度實驗。
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CIGS太陽能電池在眾多薄膜光伏材料中，顯示出相當多的優勢。例如：吸收系數高、轉換效率高，對於大部分太陽光之波長都能吸收。CIGS製程方式較常見的多屬於在真空環境下完成，其銅、銦、鎵是以共蒸鍍(Co-evaporates)或濺鍍(Sputter)的方式製成合金薄膜，再將此薄膜在硫蒸氣壓下進行退火，即完成CIGS2結構。 本研究主要是採用Cu/Ga合金靶與In靶，以雙靶磁控濺鍍方式成長Cu/Ga-In薄膜，並將Cu/Ga-In預製薄膜前驅疊層區分為Cu/Ga疊In及In疊Cu/Ga結構，以Bilayer與Multilayer的四種疊層方式呈現，藉由硫化過程成長CIGS薄膜。 Cu/Ga靶以350W均勻性最好，故本實驗採用350W為我們的功率參數。In靶以400W成長的薄膜表面均勻性與粗糙度都在可接受範圍內，能於較短時間內成長至所需膜厚，但與250W比較起來卻是更為粗糙，故我們以250W做為成長In薄膜的最適當參數。藉由實驗分析結果得知以Bilayer與Multilayer鍍製的金屬前驅層Cu/Ga與In的成分比例為1:2較佳，由EDS分析結果得知在Cu/Ga：In比例1:2所鍍製出來的金屬前驅層所形成的CIGS薄膜成分比例較佳，成分比例接近於1:1:2(理想成分比例)。由XRD繞射分析可得到CIGS優選結晶方向(112)的峰值，其中又以Multilayer的疊層方式能獲得結晶顆粒較大且結晶緻密的CIGS薄膜。
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目前傳動元件被大量運用於高精密工作母機的移動平台上，是高精密工業重要的關鍵組件；而為提升相關產業競爭力，開發高性能傳動元件有其必要性。並需要擁有高精度與高壽命，表面粗糙度之改善為重要課題。因此本實驗主要探討傳動元件常用鋼材的粗糙度對磨潤特性的影響及傳動元件常用鋼材在不同潤滑情況下的磨潤特性探討。藉由往復摩擦試驗機暨量測系統，動態量測經噴射拋光後不同表面粗糙度之傳動元件試片的乾摩擦性質，並同時量測表面形貌及進行光學照片觀察。 進而研究傳動元件素材的磨潤性質，故於乾摩擦及基礎油潤滑條件下，以鋼球對圓棒狀試片進行磨潤實驗。經由磨耗表面的形貌分析及光學照片觀察，發覺原始素材的表面硬度對於低摩擦及抗磨耗均已具有明顯的影響，中等以上黏度的潤滑油品較具有抗磨耗成效。
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近年來，人們利用室內健身器材來從事個人保健與休閒，而橢圓運動機是其中一種常見的健身器材。人們喜愛使用它的好處是因為它可以模擬人行走時的步態，對人體關節衝擊不大，並能同時鍛鍊人體上下肢的肌肉群。 本研究目是設計一款新型橢圓運動機的運動特性。首先是收集相關文獻資料，分析橢圓運動機的類型與運動方式，接著繪製橢圓運動機的機構簡圖，分析其自由度，再利用向量迴路法推導現有橢圓運動機的運動方程式，進而撰寫MATLAB程式，計算出橢圓運動機中各桿件的運動特性與步態軌跡，再將所建立的機構模型代入ADAMS轉體中模擬橢圓運動機的運動運動特性。本研究建立模型有三款尺寸，其中兩款尺寸設計是可行的。
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本研究係使用數值分析研究一部雙動力汽缸，可加壓式的γ-型史特林引擎，我們並製造出一部原型引擎以校正一些數值程式中的參數。此引擎密封於一壓力外殼內，因此引擎可加壓空氣或氦氣到10大氣壓力，而引擎的動力是透過一對磁偶合穿過壓力外殼輸出，結果包括引擎循環中膨脹室和壓縮室容積、溫度、壓力、以及熱傳率的變化，影響引擎性能的四個重要的幾何與運轉參數對引擎的效率與功率的影響。本論文的結果對設計具有類似結構的γ-型史特林引擎非常有幫助。