虎尾科技大學機械設計工程研究所學位論文
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變速機構包括減速與增速傳動，相當廣泛應用於機器人工業、醫療產業、汽車工業、航太工業等。隨著高精密、高速比、高強度之需求，國內發展變速機構已無法滿足機器人產業殷切需求，因此需要積極創新研發。 本研究之主要目的在於突破世界所有專利產品，合成出具有世界市場潛力的創新產品，首先以創意性機構設計方法，加上少齒差、多偏心及多層串聯設計構想。首先以日本專利Nabtesco之RV-20E作為存在設計，根據拓樸特性將此機構進行一般化，其次以數目合成理論繪出所有運動鏈圖譜，可合成出16種五連桿變速機構，35種六連桿機構，70種七連桿機構，116種八連桿機構.，然後根據設計需求與限制將所需的連桿及接頭類型指定到每一個一般化鏈上，將特殊化的構型進行具體化，藉由一般化規則反推來完成，並剔除全世界各種變速裝置之專利，接著推導出傳動比及尺寸合成，以多層齒輪具有低傳動誤差之特性，多層設計從具體化中挑選出據此設計之機構。利用CAD的繪製出實體模型，使用Abaqus有限元素分析軟體對新型連續曲線分析接觸應力、接觸面積、彎曲應力分析出最佳化齒形參數。
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本文以鍛造直傘齒輪齒頂圓角與齒底圓角為探討對象，針對在現有齒形不變的情況下，只改變齒頂圓角與齒底圓角，研究齒輪組在運動過程中圓角受力情形、是否干涉、齒輪傳動的連續性，及鍛造過程中圓角及齒面磨耗的情況，瞭解圓角的特性，並提出方案。利用Mathematica軟體建立直傘齒輪真實齒面，匯入Pro/ENGINEER軟體建構三維模型，再將模型匯入HyperMesh前處理器進行有限元素模型網格劃分、齒輪材料性質設定、局部座標系設定、邊界條件設定、碰撞接觸模式設定、速度載荷設定等，最後藉由LS-DYNA動力學軟體進行分析求解運算，以瞭解齒頂圓角與齒底圓角之受力情況、是否干涉、齒輪接觸的連續性。利用DEFORM-3D軟體進行有限元素模型網格劃分、齒輪材料性質設定、熱傳溫度設定、速度設定、接觸設定等、最後進行求解，瞭解齒輪鍛造過程中圓角磨耗之特性，提出調整方案，對於提高齒輪設計上極大幫助。
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在碳纖維強化金屬基複合材料中，由於碳纖維與金屬間有差異極大之熱膨脹係數，因而熱殘留應力會在製造複合材料時於冷卻當中被引起。通常此殘留熱應力之大，甚至可造成金屬機塑性變形，因而可知此殘留熱應力對複合材料性質因有顯著之影響。 在本研究中，使用銅及鎳用來電鍍碳纖維，以及以複合電鍍得到Cu, Ni鍍層材料。鋁基及錫-鉛合金複合材料乃用擠壓鑄造法來製造。當鍍層材料之熱膨脹係數增加時，複合材料中殘留熱應力將會減少。當增加鍍層厚度時，殘留熱應力將會減少。
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在量產的齒輪箱產線上對於組裝完成的合格齒輪箱抽樣檢驗，經由外部馬達帶動齒輪箱運轉進行噪音測試。然而，測試時因外在環境或測試人員之聽覺感官影響測試結果，為能更準確判斷齒輪箱裝配品質，本研究將改良齒輪箱測試機台用於全檢產線上組裝完成的合格齒輪箱，利用三軸向加速規量測齒輪箱運轉狀態產生的振動特性，再從頻譜分析儀的時域圖和頻譜圖量測齒輪箱特徵參數的頻率與振幅，測試其內部零組件裝配的功能性測試與運轉狀態的異音檢測，除了應用全檢之外還可用於檢驗異常的齒輪箱。本研究利用齒輪箱對於測試機台進行檢測，檢測於齒輪箱固定形式和傳動系統設置與傳動方式以及齒輪箱運轉狀態，透過控制器輸入的馬達轉速計算理論轉頻與嚙合頻率等齒輪箱特徵參數，再與實際運轉狀態量測的頻譜圖中擷取實際頻率，判讀齒輪箱與測試機台產生的異常現象。在齒輪箱安裝的重現性與振動量測的穩定性之缺失，依據量測結果推論齒輪箱的測試需求而進行測試機台改良開發，利用Solid Works軟體繪製3D模型，模擬測試機台的使用形式與齒輪箱在安裝與拆卸流程以及傳動系統的傳動方式，並分析測試機台使用過程可能發生的異常現象。
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近年來微流體裝置廣泛應用於生醫檢測、生化分析等，其所處理的流體種類繁多，如：血液、抗體溶液、高分子溶液、油類溶液等，這些流體並不適合視為牛頓流體作分析，因此微流道內非牛頓流體傳輸現象值得深入研究。微流道中因界面電現象會在壁面附近形成電雙層，此電荷層是呈擴散分佈的。當微流道兩端施加電壓時，流道中溶液會因電雙層而產生整體的流動現象，此即為電滲流。 在現有文獻中關於圓形微流道(或稱微管)中非牛頓流體熱傳的相關研究非常少，因此，本文主要目的在於探討微管冪次律流體受到壓力梯度與外加電場作用下之流動與熱傳特性，並詳細探討黏性耗散對微管流熱能傳輸之影響。藉由求解電位場、動量及能量方程式得到電雙層中之電位分佈、流體速度、溫度分佈、摩擦係數及紐賽爾數等，以便明瞭冪次律流體微管流之熱傳特性。
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焦電元件受時間相依之溫度變化導致產生輸出電性，太陽輻射和廢熱為豐富之熱能源。焦電層之時變溫度率經熱輻射轉化為電能，提供一種能源轉換技術。此外，焦電儲能的巨大挑戰在於不同熱源溫度及升降溫週期之條件下，探討焦電獵能元件效率之最佳頻率。因此，本研究設計一新穎整合太陽能與風力雙能源之焦電獵能系統。以太陽之輻射為熱源，風為動能。盤型發電機為主要風力獵能元件，以盤形發電機之轉動及旋轉能量驅動遮板，並藉由行星齒輪系統使焦電元件產生時變溫度率。焦電元件其最佳週期為35秒，其儲存能量達70 μJ，而盤型發電機轉速為31RPM和風速為1m/s。於此狀態下，焦電與盤型發電機儲能之差佔盤型發電機之75％。盤型發電機於較小風速下，不存在相輔相成之作用，雖焦電元件之儲能比盤型發電機較少，焦電元件與盤型發電機形成互補之作用，已產生輸出電性。
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本研究提出一具檢測物體不同頻率及速度之多頻段焦電感測器設計，且具有優良之電壓響應。當焦電層厚度逐漸增加，較厚之焦電層於高頻響應緩慢，且較薄焦電層於低頻之電壓響應低，而達到高低頻段互相補償。因此，本研究利用氮化矽為熱阻隔層，以射頻濺鍍法搭配氣膠噴鍍法於矽基材上沉積四個不同厚度之氧化鋅焦電層。最薄之焦電層是由射頻濺鍍法所沉積，其擁有較小之熱容積且響應速度快可於高頻之感測，而較厚之焦電層其熱容積大、響應速度慢適合於低頻之感測頻段。由實驗結果得知，當焦電層厚度0.8μm、6μm、10μm、16μm於量測頻寬1~10KHz時，其電壓響應有效彌補各焦電層厚度之感測響應。因此，氣膠沉積法搭配射頻濺鍍法製作多頻段之氧化鋅焦電感測器，其輸出電壓響應之頻寬大幅增加，可證明本研究之多頻段焦電元件製作能有效提升感測被測物之感應頻寬。
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摘要 錫-鉛合金具有性能穩定、嵌入性、熔點低、流動性佳及耐腐蝕性等性質。目前最常應用於焊料、軸承、航太工業及電子業上，若能增加軸承強度，便可減少整體軸承的尺寸將更節省成本及空間。 本實驗將碳纖維浸泡在0.1mol/L的濃縮氫氧化鈉(NaOH)電解液放置3分鐘，在放置硫酸鎳浴，經8伏特和10安培電鍍12∼15分鐘，完成纖維鍍層，將碳纖維放入模穴，把模具溫度升溫至150℃，接著將液體焊料加熱到300℃倒入模具，維持在150℃和壓力範圍30到50MPa，立即通過活塞在模具頂部施加壓力，在壓力下維持10分鐘，同時模具冷卻至接近室溫。 最後實驗結果發現，經過鍍層的碳纖維之複合材料與沒經過鍍層碳纖維之複合材料相比之下，經過鍍層的碳纖維之複合材料具有較高的拉伸強度，且在磨料磨損條件下，含有鍍層纖維之複合材料是比較好的，但在滑動磨損下未含鍍層纖維之複合材料是比較好的。
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本研究是以莫來石當基材透過氧化鉻.碳化矽和氧化鋁反應後形成碳化鉻。 利用三種不同的鉻化合物:矽化鉻、二碳化三鉻、三碳化七鉻和莫來石反應形成，在真空狀態中，矽化鉻顆粒被形成和保留在溫度低於1550℃的時候，而三碳化七鉻顯示在溫度1600℃以上。 二碳化三鉻在溫度為1450至1500℃顯示分散相，且在氬氣環境溫度範圍1450至1550℃是主要生成物。 莫來石形成透過氧化矽擴散進入氧化鋁，氧化鉻和碳化矽反應形成氧化矽。 複合材料在熱壓實驗中以真空溫度1450℃得到457MPa彎曲強度和4.1MPam^(1/2)破壞韌性。
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本研究主要是想藉由Cr_2 O_3、SiC和Al_2 O_3之間的反應形成含有碳化鉻顆粒的莫來石(mullite)複合材料，雖然莫來石具有優異的抗潛變性、低的熱膨脹係數、良好的熱衝擊阻抗和在高溫時強度的保持，但莫來石本身的強度和破壞韌性較弱，所以想藉由添加碳化鉻顆粒以增加莫來石的強度，透過燒結的方式使Cr_2 O_3、SiC和Al_2 O_3互相反應產生莫來石-碳化鉻複合材料，將3種粉末混和後壓成圓盤狀，放入石墨坩堝中和在氬氣氛下利用不同的溫度(1100~1600℃)對圓盤熱壓，分別觀察不同溫度下Cr_2 O_3、SiC和Al_2 O_3之間的微觀結構和機械性能。