虎尾科技大學機械與機電工程研究所學位論文
國立虎尾科技大學,正常發行
選擇卷期
- 學位論文
研磨或拋光過的物體表面看似光滑平坦，但以微觀角度來看並非如此，其表面是由許多微小的波峰與波谷組成，當兩物體進行相對滑動接觸時，主要是表面間的微波峰進行相互作用造成了摩擦現象，而波峰間的摩擦會對材料之表面溫度與應力應變造成很大的影響，因此有必要了解粗度波峰與材料性能間的關係。 本研究使用有限元素分析軟體ANSYS，建立一個多重波峰數的粗糙表面接觸模型，模擬兩物體滑動接觸之情況。考慮不同的波峰數目、表面粗糙度、壓力、滑動速度、熱傳導係數，探討在不同的接觸情況下，其表面接觸溫升與等效應力應變之變化。由分析結果顯示：(一)影響最大上升接觸溫度的主要因素是壓力與速度，隨著這兩項參數數值的增加，其最大上升接觸溫度有明顯增加的趨勢；當表面粗度值愈大時，其最大上升接觸溫度僅略微增加；熱傳導係數與上述影響因素相反，當熱傳導係數愈大最大上升接觸溫度愈低。(二)影響最大等效應力(及等效應變)的主要因素是壓力、波峰數、表面粗糙度，隨著這三項參數數值的增加，其最大等效應力應變有明顯增加的趨勢；隨著速度的增加，最大等效應力僅些微的增加；而熱傳導係數造成之影響與上述影響因素相反，當熱傳導係數愈大最大等效應力愈小。(三) 影響最大剪應力的主要因素與最大等效應力應變之因素相同，壓力與表面粗度增加對最大剪應力增加之影響最大，其次是速度。而熱傳導係數愈大最大剪應力愈小。與最大等效應力較不同的是，在相同的壓力條件下，最大剪應力之位置離接觸面較近，其深度約為最大等效應力的0.60∼0.71倍。
- 學位論文
現今科技以蓬勃發展，而手工具之產品已有數百種甚至數千種之多，最多人使用也最一般的手工具非屬扳手莫屬，而光是扳手這項產品也已有百多年之歷史，甚至更已久遠，光是品牌部分初步估計略達數十家，但其外型均屬扁平無任何創新或其他突破性產品，扳手市場雖然廣泛，但以現今市場，無創新等於無競爭力的情況下，本文探討的新型扳手便成為市場所前所未見之產品，能與他人區隔市場需求。 在手工具產業中，台灣中部應屬全球手工具首屈一指之集散地，所有主要之產品均可在這不到300平方公里的區塊裡，本論文主要是針對扳手這常用手工具進行研究，探討一新型扳手的造型，能否達到符合扭力國際規範的需求，及如何利用電腦輔助模擬軟體的應用，獲得電腦輔助軟體分析的初步判定結果，進而設定標準扭力值的150%設定其安全裕度。 本研究在促使開發流程中減少設計及驗證中所產生反覆的驗證過程，在反覆的測試與驗證當中的導致時間與金錢浪費，卻仍無數據或表格從旁佐證的測試結果，後續進行實際模型的實驗分析，讓分析的結果與實際樣品驗證的結果一致，最後提供一套初步的研發流程，說明如何導入研發流程的方式來進行研發新扳手的開發，最終如何進行量產的開發流程。
- 學位論文
從早期舊型的一般非智慧型手機發展至平面或弧形面的智慧型觸控手機。弧形手機曲面的設計因較符合人體工學，通話時機身可與通話者的臉頰契合良好，聲音品質比一般平面手機更為清晰，並擁有一定程度的可撓性，已成為新一代手機的熱門話題。觸控面板經裁切後，其輪廓邊緣將留下無數的細微崩裂裂紋，而形成高度的應力集中，此有賴倒角研磨加工予以改善。但一般玻璃基板進行機械切削加工時由於其硬度高及脆性大，表面易產生裂紋及邊緣崩裂。又因其高強度與低熱傳導係數等性質，加工難度更為提高，是一典型的難切削材。再者，弧形手機因彎曲曲面的關係，倒角加工又比平面手機增加許多的困難度。為因應手機造型式樣的變化及突破業者於相關產品曲面倒角加工所遭遇之瓶頸，尋求相關倒角關鍵技術之開發與建立，儼然已成為相關業者亟需努力的一項重要課題。 本文使用CAD/CAM軟體建立弧型手機玻璃基板之幾何模型，並使用專業切削軟體規劃設計創新的切削路徑與加工工法，針對所生成的路徑程式進行切削路徑移動模擬，檢視磨輪與工件相互接觸作動情形，確認符合五軸倒角加工之所需。首先，設計製作符合曲面幾何之真空吸盤夾治具，架設於五軸加工中心機之工作台。接著，使用全因子規劃倒角磨削實驗相關參數（磨輪幾何、磨削速率、進給率、倒角寬度及潤滑條件）組合。同時利用兩種輪廓之鑽石砂輪(平面及圓弧)及傳統磨棒，搭配兩種五軸控制器進行弧形玻璃倒角研磨實驗。使用高倍率顯微鏡觀測倒角磨削完成面之形貌、邊緣崩裂及倒角寬均勻度，並進行實驗結果之交叉比對與分析。最後，以加工完成面之邊緣崩裂為目標函數，同時受制於倒角表面破裂的拘束條件，以求得最佳的製程參數，期能加工出合乎業界表面品質及邊緣崩裂缺陷之要求。 結果顯示，國產控制器與新開發機台尚未能匹配良好，促使B軸在加工旋轉時產生了微小的誤差，造成倒角寬度均勻度不佳。平面輪廓砂輪在磨削凹面倒角時，砂輪兩側於弧形底部形成過切的現象，於工法設計上需設定刀軸偏角以避開此干涉點，兩種輪廓砂輪所加工出來的倒角表面破損並無太大差異。高倒角磨削速率及低進給率有著較輕微的表面破損。水溶性切削液提供磨削加工區良好的冷卻及潤滑，其相較於吹氣冷卻減少了邊緣崩裂。創新的磨削工法相較於傳統磨棒的磨削方式，可提供較快的倒角速率，得到較輕微的表面破損及邊緣崩裂。
- 學位論文
本文主要以Comsol 分析軟體進行數值模擬，研究於三維模型流場中空氣 流經一熱圓柱與相鄰熱絕緣邊界之流場與熱傳變化。在數值模擬上以非穩態、不可壓縮流體及熱絕緣為基本的物理假設，再配合層流與標準紊流模式建立三維流場模型。本研究為雷諾數(Re)介於1300∼4100、間距比(G/D)介於0.1∼1.2之流場，從中比較當流體在不同條件時所產生的不同現象以及在標準k–ε 紊流模式與層流模式中的差異性。 由結果可觀察到在不同雷諾數下，層流與紊流模式在各間距比之速度分佈 皆無太大差異。圓柱後方渦度變化會隨著雷諾數與間距比的上升而逐漸產生明顯的渦街(vortex street) ，在渦流中心會產生較大的負壓，會隨著靠近出口而減弱，在紊流模式下流體較容易受邊界層剪切影響，後方渦流較長且強度較弱，負壓值也較小。升力以及阻力的部分在低雷諾數與間距比時較無明顯振盪，在紊流模式下會更加明顯。在熱傳方面，在任何雷諾數下，間距比0.1 時會有較好的散熱效果，因間隙速度較大，帶走的能量也會越多，其圓柱表面平均紐塞數也會隨著間距比上升而下降，熱傳效果也越差。
- 學位論文
本論文設計構想利用光學多光束干涉理論量測油膜厚度，與使用多功能電位計量測電阻值，探討電阻值與油膜厚度之關係，藉由馬達進行負荷施加，藉此設計負荷施加之波形，並希望了解動態情況下電阻值與油膜厚度之關係，監測精密機械於運作時產生之油膜厚度，以利機械零件長久使用及減少摩擦產生之動力與能量之損耗。 本研究係使用光干涉理論建立一測量潤滑性質之光學量測機台，針對不同切線速度、不同滑塊傾角、不同負載、探討不同實驗參數對油膜厚度的影響，並用液動潤滑理論驗證其可行性，在經實驗後，得到轉速越快油膜厚度會越大，負荷越大油膜厚度會越小，使用電阻計量測則為油膜厚度越高，電阻值越大，探討後得到兩者關係之回歸曲線，並經由回歸曲線得到兩者之關係式，所以影響電阻值最大因素為油膜厚度，油膜厚度越高則電阻值隨之升高。 利用動態負載機構模擬油膜厚度於機台運轉時之嚴苛環境油膜厚度，實驗驗證與雷諾方程式相符，轉速越快油膜後度越大，負荷越重油膜厚度越小，在多次施加負荷後油膜厚度有上升的趨勢，而轉速越快上升的幅度越大，比較上升值後發現頻率越高則油膜厚度變化值收斂的越快，頻率慢則油膜厚度變化值上升較少，而消除負荷及施加負荷之動態油膜每秒變化率為施加負荷後之油膜厚度每秒變化率較高。
- 學位論文
本文研究單顆滾珠在不同牙型與接觸角的軌道運動情形，並設計製造一台創新單滾珠實驗機台，在不同的軌道溝槽形狀下(哥德式、梯型式、V型式)，進行不同初始接觸角之高接觸壓力實驗，希望可做為未來作為重負荷滾珠螺桿、全電式射出成形機、滾珠軸承等設計參考方向之一。 實驗結果顯示在不同牙型，固定軸向負載與轉速的條件下，接觸面壓是隨著初始接觸角、軸向負載、接觸角而變化。哥德牙在相同軸向負載，增加轉速;或相同轉速增加負載，接觸角度偏移量均會增加，接觸角增加導致法向負載升高，摩擦係數也相對增高，提高接觸面壓值，哥德牙型適當地增加牙型係數與減少初始接觸角可有效降低摩擦係數的值、減少接觸面壓，增加傳動效率。梯型式與V型式在相同軸向負載，增加轉速;或相同轉速增加負載，接觸角度偏移量也均會增加，同樣會導致法向負載升高，提高接觸面壓值，唯一與哥德牙型不同的是，梯型式與V型式反而是增加初始接觸角，可以降低摩擦係數。在高負荷高轉速環境下，本實驗顯示以哥德式牙型係數0.55、初始接觸角45度的摩擦係數比V型式、梯型與牙型0.52低，在高負荷低轉速環境下則以V型式初始接觸角55度比其他軌道牙型與條件的磨擦係數低。
- 學位論文
隨著時代的進步，資源過度使用，節能的觀念漸漸受到重視，如何將浪費的能源儲存起來加以利用成為了近年科技的發展之一。在未來電動車輛是我們生活中不可或缺的代步工具，其中「煞車」正是浪費能源的項目之一，煞車讓車輛的動能轉化為熱能，並且消散在空氣中，如果能夠將煞車的動能加以回收，勢必能夠節省能源，並且讓車輛擁有更長的續航能力。 煞車儲能的種類有許多種，本論文選擇了其中一種文獻較少，且較有發展空間的煞車回充方法--飛輪儲能，做為本論文的研究方向。 本論文主旨為探討飛輪儲能系統對鋰鐵電池及負載充放電的情形，並透過實體機構實際測量其儲能情形，進而與理論做比較，並將實驗的數據以圖表記錄下來，經實驗數據得出一些結果，記錄於結論。
- 學位論文
本論文旨在於設計一個藉由網際網路達到隨時可以監控居家安全，並具有即時通報危險之功能。 本論文主要是利用可程式控制器以及人機介面所組成的SCADA系統來達到居家安全之監控與通報之目的。並藉由一氧化碳偵測器所偵測出的一氧化碳值，能夠即時在網路上顯現，如濃度超出可容許範圍時會即刻以E-mail的方式通知所設定之人，來達到即時向外求援之功用，也可藉由所顯示之數據了解濃度是否有改善。除此之外並應用紅外線感測器偵測居家周圍是否有可疑的人事物也將即時通報給使用者得知。 本論文也裝設網路攝影機，即使不再室內也可即時監看居家周遭的即時現況，以及可以遠端控制室內照明。
- 學位論文
多體動力學是力學的一個重要領域，且被應用於文明生活與工業的許多領域當中。應用範圍可以與機器人，工業機器手臂，CNC工具機，汽車，航空工程，與海洋工程等相關。因此，這個領域與結構優化，機械穩定性和控制設計有著密切的關係。這也是多體動力學之所以吸引了許多科學家和製造商的關注與主要原因。 基於電腦輔助工程和遞迴運算法，本研究發展出針對多體動力學分析，仿真和控制的同步計算分析方法。在本研究終將計算力學、有限元素分析方法和控制理論集成，用以解決這一研究領域的重點問題：彈性和撓性機械系統、接觸與衝擊動力學、和控制仿真等。 在本專題研究論文中，運用CNC工具機和工業機器人的機械手之實例來配置執行。整個運動學和系統動力學之分析則通過多個數值方法獲得之。不僅針對可以從事剛體分析處理，也能從事變形體分析處理。垂直立柱的柔性結構，兩個機械部件間受到非線性因素的影響，以及共振頻率特性之間的交互動作皆在考慮研究專題中。本研究導入全新的數值分析方法，以獲得系統的傳遞函數，同時進行以及實現控制調校。在本研究中，利用CAE軟體RecurDyn，ANSYS和Matlab/Simulink同步來進行。 RecurDyn，ANSYS和Matlab/Simulink中的關聯協調性顯示出其乃是針對多體機械系統的CAE和數值算法最佳相結合的同步工具。
- 學位論文
玻璃廣泛應用於產業(例如生醫工程、微機電、感測器、光伏元件、公用觸控面板)與生活用品(例如眼鏡、各式窗戶等)，特別是應用於公共場所的玻璃，因在公共場所的玻璃上會殘留不少污漬以及病菌，若能利用簡單的鍍膜進而降低玻璃上髒污的附著性以及細菌的孳生，不僅可以增加美觀性又能避免疾病的相互傳染以及環境得污染，促使玻璃的價值提高，這對社會將是一大福音。過去某些單層自組裝薄膜因其製程簡易，已具備抗污且可靠穩定的系統，然而混合自組裝薄膜在研究上成功的案例極少，因其製程複雜且不易控制。 正十八烷基三氯矽烷(Octadecyltrichlorosilane)混合自組裝薄膜的成本低廉，本研究文利用田口法設計並尋找最佳化的製程參數，使其可以簡單地在玻璃上進行鍍膜，並增加抗菌功能性，讓此鍍膜多功能化。實驗的結果顯示酒精、甲苯、正庚烷不同溶劑相互比較發現溶劑為正庚烷具有極佳的抗污效果，在浸泡溫度30 ℃、烘乾溫度25 ℃、浸泡時間6 hrs、自組裝藥劑濃度15 mM、抗菌藥劑濃度10 %條件下接觸角達到130.1°，表面黏附力降為原來80%，且此薄膜抗菌效果使菌數達到僅0.63 CFU/cm2，已遠高於產業與生活應用的標準，具備抗菌性。 第二部份利用溶膠凝膠法以四乙氧基矽烷 (Tetraethoxysilane)作為前驅物，不同溶劑、不同添加劑等參數進行玻璃的表面改質，之後再鍍上OTS混合自組裝薄膜，結果顯示接觸角可達117 °，表示其亦具備抗污性。