馬達推桿外殼之振動與噪音改善研究

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姓名

杜宗玹(TSUNG-HSUAN TU) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

馬達推桿外殼之振動與噪音改善研究
(Vibration and Noise Reduction of an Electric Actuator)

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摘要(中)

直流馬達推桿是廣泛應用於醫院之電動病床的產品，其功能在於使病床能夠有電動升降之功能，以便使病人能輕鬆地調整病床，而因為所使用的環境是在醫院這種低噪音的環境，所以推桿對於噪音大小的要求也相較嚴格。本研究將對推桿以及其外殼進行分析，以ANSYS有限元素分析軟體以及實驗量測求得推桿外殼的結構與聲場特性，找出振動與噪音產生的原因。之後由分析之結果作為依據對其外殼進行改善，希望能有效降低推桿運轉時所產生的振動與噪音。本研究所建議的新設計，可使直流馬達推桿之噪音下降約5.5dB。

摘要(英)

This research focused on the structural and the acoustic characteristics of an electric actuator which is used in the hospital bed. The noise is restricted because the actuator is usually placed in a low-noise environment. Therefore, the noise reduction of the external ABS shell of the actuator was also studied.
A finite element analysis software, ANSYS, was used to obtain the numerical solutions of the vibration characteristics of the shell. Experiments of vibration and noise measurements, the while the actuator was operating, were conducted. The numerical and the experimental results are generally compared well. The ABS shell was then modified to avoid excessive vibration and noise by moving the natural frequencies of the system away from the exciting frequency from the actuator. The best result is the reduction of 5.5dB in noise level.

關鍵字(中)

★ 振動噪音
★ ANSYS
★ 推桿

關鍵字(英)

★ ANSYS
★ actuator
★ noise

論文目次

目錄
摘要 I
Abstract III
目錄 III
圖目錄 VII
表目錄 XI
符號說明 XIII
第一章緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 論文架構 3
第二章基本理論 5
2.1 振動基本理論 5
2.1.1 單自由度振動系統 5
2.1.2 單自由度線性阻尼振動系統 7
2.1.3 多自由度振動系統 8
2.2 材料阻尼性質定義 9
2.2.1遲滯阻尼性質 9
2.2.2 損失因子 11
2.3 拘束阻尼層(Constrained Layer Damping) 11
2.4 基本聲學理論 12
第三章系統描述 16
3.1 推桿簡介 16
3.2 問題與改善目標 17
第四章數值模擬 19
4.1 數值模擬軟體簡介 19
4.2 研究方法與流程 20
4.2.1 結構分析 21
4.2.2聲場分析 22
第五章實驗規畫 24
第六章外殼特性分析與改善 28
6.1 原始設計結構與聲場特性 28
6.1.1原始外殼振動與噪音量測 28
6.1.2原始外殼結構特性分析 34
6.1.3原始外殼聲場特性分析 41
6.2 加上肋條設計結果比較 42
6.3 加厚外殼設計結果比較 44
6.3.1加厚外殼設計結構特性分析 45
6.3.2加厚外殼設計聲場特性分析 47
6.3.3加厚外殼振動噪音量測 49
6.4 改短外殼設計結果比較 51
6.4.1改短外殼設計結構特性分析 52
6.4.2改短外殼設計聲場特性分析 54
6.4.3改短外殼振動噪音量測 56
6.5 加厚上殼裝於改短下殼結果比較 58
6.5.1上殼加厚下殼改短結構特性分析 59
6.5.2上殼加厚下殼改短聲場特性分析 61
6.5.3上殼加厚下殼改短振動噪音量測 62
6.6 上殼加厚下殼加厚並改短結果比較 64
6.6.1上殼加厚下殼加厚並改短結構特性分析 65
6.6.2上殼加厚下殼改短聲場特性分析 67
6.6.3上殼加厚下殼改短振動噪音量測 69
6.7 外殼貼拘束阻尼層結果比較 70
6.7.1 拘束阻尼層簡介與改善說明 71
6.7.2貼上拘束阻尼層結構特性分析 72
6.7.3貼上拘束阻尼層振動與噪音量測 74
6.7.4加厚模型貼上拘束阻尼層振動與噪音量測 76
6.8 本章小結 79
第七章結論與未來展望 81
7.1結論 81
7.2 未來展望 82
參考文獻 83

參考文獻

參考文獻
[1] 甲公司推桿模型以及相關資料
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[3] Koblar, D. and Boltežar, M., 2016, “Evaluation of the frequency-dependent Young′s modulus and damping factor of rubber from experiment and their implementation in a finite-element analysis”, Experimental Techniques, Vol.40, pp. 235-244.
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[7] Huang, S. C. and Chen, Y. C., 1999, “Parametric Effects of Plates with CLD Treatment on Vibration Suppression”, Journal of Chinese Society of Mechanical Engineers, Vol.20, pp. 159-167.
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[13] 呂家豪, 2013, 吵雜環境下之風扇聲音頻譜檢測, 國立中央大學機械工程研究所碩士論文, 中壢市。

指導教授

黃以玫(Yi-Mei Huang)

審核日期

2017-7-18

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