中央大學機械工程學系學位論文
國立中央大學,正常發行
選擇卷期
- 學位論文
本研究目的在探討環境及溫度對於玻璃陶瓷接合劑與含鍶錳酸鑭(LSM)鍍層之金屬連接板接合件的接合強度及破壞模式的影響，所使用的玻璃陶瓷為核能研究所開發一款代號為GC-9的材質，LSM鍍層材質為La0.67Sr0.33MnO3，金屬連接板則是使用代號為Crofer 22 APU的商用肥粒鐵系不銹鋼。藉由製作四款三明治試片，分別量測未含有鍍層及含有鍍層接合件在室溫與800 °C氧化環境下的剪力及張力強度，同時量測含有鍍層接合件的張力及剪力試片在室溫與800 °C還原環境下的強度。 實驗結果顯示，高溫下玻璃膠軟化致使任何一種試片在高溫環境測試的強度皆下降。含有LSM鍍層的試片與未含有LSM鍍層的試片相比較，不論在高溫還是常溫，其強度下降36 ~ 80%。含有鍍層的剪力試片在氧化環境時效1000小時後，強度明顯較未時效的試片上升52 ~ 200%，因為玻璃膠在時效時會軟化進而填補孔洞；但對於張力試片而言，時效後的強化現象並不顯著。在還原環境時效後，剪力試片的接合強度下降44 ~ 100%；張力試片在常溫測試下接合強度下降65%，但高溫時由於玻璃膠軟化後填補孔洞，強度上升87%。對於未時效的試片而言，短時間的機械測試環境效應對於接合件強度有些微的影響，但不顯著。而在還原環境時效1000小時後的含有鍍層試片，相較於在氧化環境時效後試片的強度為低，唯有在高溫測試的張力試片，因為還原環境中的水氣成份滲透玻璃膠使其軟化，致使強度上升。 由微結構及破斷面分析結果發現，含鍍層的接合件在LSM鍍層與GC-9玻璃膠之間會有明顯的孔洞產生。氧化鉻會形成在LSM鍍層與金屬基板之間，而只在氧化環境長時效處理的試片發現較明顯的鉻酸鋇存在，乃是因為氧化環境的長時效處理會使得LSM鍍層變薄產生裂縫。因此，LSM鍍層可以有效阻擋鉻毒化。還原環境的時效試片則會因為環境中缺乏氧氣不利於玻璃膠與LSM鍍層形成結晶相，甚至使得LSM鍍層中的化合物裂解、孔洞集中且擴大，導致還原環境時效後的試片強度下降。在長時效的試片，皆可以在孔洞中觀察到尖晶石結構，但在氧化環境中觀察到較密集的尖晶石。接合件強度與破裂介面位置，主要受孔洞分布位置的影響。部份試片則因為在高溫時效處理時玻璃軟化、填補空孔，使其強度上升。
- 學位論文
本論文發展一套自動相機校正與二維輪廓影像萃取之流程。首先介紹相機校正的應用，其次介紹相機校正的方法，接著介紹相機模型與二維輪廓萃取相關理論。 本論文以2D校正為基礎，發展使用不同型態定位片之校正流程，包含影像處理、感興趣區域找尋與解碼定位片，並以自二維影像萃取出之輪廓外形配合相機校正之結果進行由本論文開發的反投影方法，還原相機在拍攝當下的環境，並將二維影像上的資訊由像素單位轉換至長度單位。 本論文最後舉三個不同範例，利用本論文提出之自動相機校正與二維輪廓影像萃取之流程產生校正結果，並使用這些結果輸入至應用端重建三維模型，用以驗證本研究之正確性。
- 學位論文
組織工程的目的在於使用人造生物支架的方法解決人體組織移植和修復等問題。近年來隨著積層製造技術的普及，有越來越多人使用積層製造技術製作生物支架。本研究的目的即在於發展出一套生物支架用積層製造系統，並利用本研究所發展的系統製作出高品質的生物支架。 本研究基於冷凍成型製造技術發展出一套自動化支架製作系統。有別於傳統積層製造機台使用三軸運動模組，本系統使用機械手臂、Z軸升降平台做為運動模組，並加上低溫溫度控制模組以及點膠模組。本研究利用C#程式語言發展出一套可整合上述模組的主控程式。此程式包含一個簡潔的使用者介面，讓使用者可監控系統內各個硬體設備。本研究亦發展了一套自動化的支架製作流程，此自動化流程包含特殊設計的控制參數及改良過的路徑演算法，可以修正機械手臂的特性。使用者僅需輸入參數即可製作出高品質的支架。 最後本研究以實驗來驗證上述控制參數和路徑演算法為實際可行，而且可以修正機械手臂的特性，進而提升支架的品質。
- 學位論文
本研究之目的在於在可撓性基板(PET)上製備多層薄膜(IZO/NiO/Ta2O5/WO3/IZO)的電致變色元件。WO3作為主要電致變色材料、Ta2O5為固態電解質、NiO則為離子儲存層其中，外圍以IZO包夾作為透明導電層使用。實驗共可分為兩部分，為選取沉積各層薄膜的最佳化參數，實驗的第一部份為各層薄膜性質之研究，研究範圍包括沉積速率、結構分析、光學性質分析、電性分析與化學成分分析等，而使用之儀器有表面輪廓儀、X光繞射儀、拉曼光譜儀、紫外-可見光譜儀、能量散射光譜儀與X射線光電子能譜儀等。 在實驗第二部分分別對於氧化鎢與氧化鎳之電致變色與離子儲存的效果。實驗可分為定電壓測試與循環伏安法測試，再結合變色前後的可見光穿透率即可得知通入單位電量可對薄膜光學性質造成變化的程度。 經過以上兩部份的各層材料分析後，由其中選出製備電致變色元件的最佳化參數。在研究最後利用選出之參數成功製備出可撓性電致變色元件。
- 學位論文
本論文於披覆摻氟氧化錫(F-doped SnO2, FTO)玻璃基板上，以溶凝膠法搭配旋轉塗佈製程成長氧化鐵薄膜，並探討其應用於光電化學分解水產氫之功能。研究內容在於改變前驅物中螯合劑(polyvinylpyrrolidone, PVP)之濃度、旋轉塗佈層數製作多層氧化鐵薄膜，進而施以二次熱處理研究錫自FTO擴散至氧化鐵薄膜之情形，探討此多層膜氧化鐵之晶體結構、光學性質和光電化學特性。結果顯示: 上述製程所得之多層氧化鐵薄膜，經掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察到具有多孔表面之結構；經X光繞射分析(XRD)及拉曼(Raman)光譜分析得知: 此多層氧化鐵薄膜經550 ℃退火2小時後，皆呈現為多晶赤鐵礦(α-Fe2O3, hematite)且未出現二次相；經偏壓0.6 V (vs. SCE)光電化學測試結果顯示: 當螯合劑濃度與鐵之比例為2 (PVP/Fe = 2) ，且經旋轉塗佈8層之薄膜試片較其他層數薄膜具有較高之光電流(0.015 mA/cm2)。若此經550 ℃退火之8層薄膜再經750℃二次退火之試片，偵測其光電流，發現增高至0.03 mA/cm2，究其原因:係由錫離子自FTO基板擴散至氧化鐵薄膜中，提高其載子濃度所致。 為了解錫離子之作用，故意製作錫摻雜自氧化鐵薄膜。製程如同上述，僅在前驅溶液中添加含二價及四價之氯化錫溶液來造成薄膜摻雜。在2.5、5、7.5及10 at.% 四種摻錫氧化鐵薄膜中，經550 ℃退火2小時後，含7.5 at.%之錫摻雜薄膜測得最佳之光電流密度(0.023 mA/cm2 bias 0.6 V vs. SCE)；以X光光電子能譜儀(XPS)分析可得知:無論摻雜二價或四價錫離子，薄膜在經過退火後均已轉變成四價錫離子之摻雜。
- 學位論文
本文主要目的為探討被動式吸振器應用於結構多模態減振，應用於受外力而振動之懸臂樑，藉由將樑之表面貼上陶瓷壓電片，再設計雙迴圈電路搭配電阻、電感、電容、二極體而組成的被動式吸振電路，以達到懸臂樑之減振效果。 文中首先使用漢米爾頓原理推導懸臂樑與壓電材料耦合之結構方程式，接著推導吸振電路方程式，並將結構方程式與電路方程式進行耦合，最後使用數值程式求解系統之位移響應。並設計不同的電路與變化參數，得出減振效果較佳的吸振器電路設計，最後透過實驗驗證數值分析之結果。依數值與實驗結果觀察，此種具上下迴路之被動吸振器可達到多模態的吸振效果。
- 學位論文
總熱阻與最大熱傳量為判別熱管性能之指標。本研究藉由改變熱管的參數探討各參數對熱管總熱阻與最大熱傳量之影響，並將計算過程撰寫為程式。由於現有之經驗式無法準確預測蕊材參數，因此程式中使用實驗結果取代蕊材經驗式做計算，並使用實驗修正程式結果，使程式結果更為準確。 本研究分別以水、甲醇、乙醇與丙酮為熱管之工作流體分析管長、管徑、蕊材厚度與工作溫度四種不同之熱管參數對性能之影響。由分析結果得知，管長愈長，對總熱阻並無顯著影響，但最大熱傳量隨管長增加而降低。管徑愈大，熱阻愈低，最大熱傳量愈大。工作溫度愈高，以水為工作流體的熱管，其熱阻些微降低，最大熱傳量則愈大。以甲醇、乙醇為工作流體的熱管熱阻與最大熱傳量皆增加。但以丙酮為工作流體的熱管熱阻則隨溫度升高而增加，最大熱傳量則些微降低。蕊材厚度愈厚熱阻愈大，但最大熱傳量也愈高。在工作流體部分，以水為工作流體的熱管熱阻最低，最大熱傳量最高。
- 學位論文
本文目的在建立一套有限元素分析方式應用於壓縮機消音罩之研發，文中利用聲學模組ANSYS Acoustic ACTx R15.0進行線性的聲學分析，分析迴轉式壓縮機消音罩的消音特性。本文提出兩種邊界條件模型分別計算消音罩的傳遞損失與噪音衰減，並設計實驗量測消音罩的傳遞損失。數值結果顯示在兩種不同邊界條件的模型，其消音特性有許多相似之處。比較實驗結果時以空氣為主要介質，實驗結果與ANSYS模擬結果趨勢相同。欲了解其它介質時的消音特性，可以用橫軸為波數的噪音衰減圖來評估，不需用ANSYS重新計算。
- 學位論文
本論文主要討論工具機使用安川（YASKAWA）驅動器本身之速度前饋情況下，驅動器參數中位置迴路增益K_p、速度迴路響應頻寬P_n、速度迴路積分時間常數T_i、前饋比例V_ff與前饋濾波器的時間常數τ之系統參數對精度最佳化關係，並利用基因演算法（Genetic Algorithm, GA）鑑別出最佳化參數。再依驅動器的特性，建立一個最佳化參數關係表，以此應用於實際工具機之加工上，藉此減少參數調整時間。 另外提出一個Space Filter空間濾波器用於路徑平滑化，改善相鄰相似軌跡不平滑，導致速度規劃不一致之類似造成工件產生刀痕之現象。並引入逆向工程學裡，網格平滑化的理論，用於改進此濾波器平滑化的方法之中，最後比較方法改進前後對路徑平滑效果的影響。
- 學位論文
目前病患在接受復健治療時，都是由治療師以徒手方式，施於各種不同的治療方法引導出病患做出動作，在醫院的復健治療師有限情況下，每天所能夠協助的病患亦有限。而在現有的復健機構上有單一的手、足復健以及使用同步方式根據病患需求之阻力帶動手腳復健，其中有電動式帶動以及自行帶動機構兩種方式。 上述所提到之常見復健機並無同時擁有電動帶動及自行帶動之機構。而在本論文中所研究的內容為手足運動器材使之擴增相關機構及配合電路具有復健功能之輔具，主要是要讓病患能夠實現自我足部及手部復健之目的。此系統可區分為四個部分:永磁同步電動機/發電機切換控制、永磁式磁阻控制、電磁式磁阻控制與電動機扭矩控制。當切換至電動機模式下時，同步馬達以定轉速轉動機構帶動病患作復健;當切換至發電機模式下時，病患可自行轉動機構帶動發電機運轉，並利用，輸出一穩定電壓。在此模式下，若需要更高強度的復健時，利用渦電流制動原理調整永磁式定位距離與電磁式之磁場大小以及使馬達在電流控制迴路下輸入扭矩命令，讓患者感受到阻力。