殘障電動車之系統動態模擬與耐久性分析

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：78

、訪客IP：3.15.12.251

姓名

楊遠誠(Yuan-Cheng Yang) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

殘障電動車之系統動態模擬與耐久性分析
(non)

相關論文

★ 三次元量床之虛擬儀器教學與訓練系統之設計與開發	★ 駕駛模擬器技術開發及其在駕駛行為研究之應用
★ 電源模組老化因子與加速試驗模型之研究	★ 應用駕駛模擬器探討語音防撞警示系統對駕駛行為之影響
★ 遠距健康監測與復健系統之開發與研究	★ 藥柱低週疲勞特性與壽限評估模式之研究
★ 非接觸式電子經緯儀電腦模擬教學系統之研究	★ 適應性巡航控制系統對於駕駛績效影響之研究
★ 車輛零組件路況模擬系統之開發研究	★ 應用殘障駕駛模擬器探討失衡路況對人體重心影響之研究
★ 聚縮醛(POM)機械性質之射出成型條件最佳化研究	★ 駕駛模擬儀之開發驗證及應用於駕駛疲勞之研究
★ 即時眼部狀態偵測系統之研究	★ 短玻璃纖維強化聚縮醛射出成型條件最佳化與機械性質之研究
★ 手推輪椅虛擬實境系統開發之研究	★ 應用駕駛績效預測車輛碰撞風險之研究

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

至系統瀏覽論文 ( 永不開放)

摘要(中)

在台灣，改裝後的殘障機車是脊椎損傷患者最常使用的交通工具。本研究以殘障電動車為對象，目的在整合CAD設計與CAE分析等電腦模擬技術，進行殘障載具設計開發。研究內容將探討不同的人(騎乘載重、行車速度)、車(輔助輪形式、電池位置)、路(路面型態)等因素，對於車架的乘坐舒適性及結構耐久性之影響。本研究並將於路況模擬系統上進行實車測試，以驗證其模擬結果。
首先，在系統動態模擬部分，主要使用Pro/ENGINEER軟體建立殘障電動車車架模型，並將該車體模型匯入ADAMS軟體進行全車動態模擬，藉此獲得殘障電動車車架結構在路面行駛時所受到的負荷及加速度歷程。接著，將所得之加速度歷程代入ISO 2631-1規範之換算公式，可得駕駛人之乘坐舒適性程度。另外，將殘障電動車車架模型匯入ANSYS軟體中，並以所得之負荷歷程作為受力條件，可進行該車架之動態應力分析及疲勞壽命評估，並得知殘障電動車車架的結構耐久壽命。
經由分析可得知，電動代步車在動態響應模擬與實車測試所得之均方根加速度誤差為3.29%，而在結構應力分析與實車測試所得之應變振幅誤差為0.58%，顯見本研究所開發出之電腦數值模擬技術具有優異的準確性。此外，研究結果亦指出，當車速越高或路面越顛簸，車架的乘適性與耐久性變差。當車輛載重越重時，車架的加速度響應較好，耐久性卻較差。將電池放置在腳踏板正下方時，車架的乘適性、耐久性較好。相信本研究結果對於國內廠商在設計新型殘障電動車或改良時有所幫助。

摘要(英)

In Taiwan, most disabled People use modified scooter to solve their demand in traffic. The purpose of this study is to build a numerical simulation technology by integrating CAD modeling and CAE analysis for modified e-scooter. The research will discuss the effect of different on-road factors such as road type, battery position, auxiliary wheel type, rider’s weight and velocity on riding comfort and fatigue durability. Furthermore, the accuracy of numerical simulation technology was testified by a high-fidelity road simulator.
In this study, two different experiments were designed. The objective of the first experiment was to verify the accuracy of numerical simulation. The objective of the second experiment was to understand the effect of on-road factors on riding comfort and fatigue durability of modified e-scooter frame. On the development of numerical simulation technology, we used the Pro/Engineer to create a scooter frame and imported it into the ADAMS for whole vehicle dynamic vibrating simulation. Then, we calculated the acceleration history and loading history. The second, we adopted the ISO 2631-1 standard to evaluate the riding comfort level. Meantime, we imported the loading history into the ANSYS software and calculated the stress history of e-scooter frame. Finally, we used the high cycle fatigue theory to evaluate fatigue durability.
Experimental data showed that the simulated results of ADAMS and ANSYS analyses were similar to those of road simulation testing. It verified the accuracy of the present numerical simulation. Moreover, analytic results revealed that higher velocity or tossing road would lead to the inferior riding comfort and fatigue durability of e-scooter frame. The increase of rider’s weight resulted in better riding comfort but poor fatigue durability. When battery under the e-scooter bottom would lead to better riding comfort and fatigue durability. We believed that these findings
would be helpful for company which would improve the e-scooter design.

關鍵字(中)

★ 結構耐久性
★ 疲勞
★ 乘坐舒適性
★ 數值模擬
★ 電動車

關鍵字(英)

★ fatigue durability
★ riding comfort
★ numerical simulation
★ e-scooter

論文目次

摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iv
圖目錄 viii
表目錄 xi
符號說明 xii
第一章緒論 1
1.1研究動機 1
1.2研究目的 2
1.3文獻回顧 3
1.3.1現有殘障車的改裝形式 3
1.3.2殘障機車相關研究文獻 7
1.3.3其他車輛載具於乘坐舒適性與結構耐久性之探討 7
1.3.4應用電腦輔助工程分析軟體(CAE)在車輛載具之探討 10
1.3.5應用路況模擬重現技術(RPC)在車輛載具之探討 12
1.4研究架構 13
第二章理論說明 14
2.1 ADAMS系統動態模擬 14
2.2乘坐舒適性規範 16
2.3 ANSYS有限元素法 21
2.3.1有限元素之基本理論 22
2.3.2 ANSYS介紹 22
2.4 疲勞壽命理論 23
2.4.1應力-壽命曲線(S-N Curve) 25
2.4.2平均應力的影響 26
2.4.3循環計數 28
2.4.4損傷累計 30
2.4.5應力-壽命分析法 31
第三章研究方法與步驟 32
3.1模擬因子設計 32
3.1.1路面型態 32
3.1.2輔助輪形式 34
3.1.3電池位置 36
3.1.4騎乘載重 36
3.1.5行車速度 36
3.2電腦輔助設計 36
3.3系統動態模擬 41
3.4乘坐舒適性評估 44
3.5車架有限元素及疲勞分析 46
第四章結果與討論 49
4.1技術驗證 49
4.1.1 動態模擬分析模型驗證 49
4.1.2 應力分析模型驗證 51
4.2不同因子對乘坐舒適性之影響 52
4.2.1 路面型態的影響 52
4.2.2 輔助輪形式的影響 54
4.2.3 電池位置的影響 56
4.2.4騎乘載重的影響 57
4.2.5行車速度的影響 59
4.3不同因子對車架耐久性之影響 61
4.3.1路面形態之影響 62
4.3.2輔助輪形式之影響 64
4.3.3電池位置之影響 66
4.3.4騎乘載重之影響 69
4.3.5行車速度之影響 72
第五章結論與未來展望 75
5.1 結論 75
5.2 未來展望 78
參考文獻 79
附錄 85

參考文獻

1. 徐茂濱，"改裝殘障機車之翻覆性分析"，國立台灣科技大學，機械工程研究所，行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告，2002。
2. 林大煜，"無障礙交通環境之規劃--殘障改裝車輛配備之研究(修訂本)"，交通部運輸研究所，1995。
3. 張勝雄，"殘障機車之安全問題與對策"，中華民國第一屆機車交通與安全研討會，「我國機車交通與安全之問題與對策」，p227~p244，1996。
4. 徐賢錦，"改裝殘障機車之翻覆性分析"，國立台灣科技大學，機械工程研究所，碩士論文，2001。
5. 劉邦佑，"可內傾式殘障機車之翻覆性分析"，國立台灣科技大學，機械工程研究所，碩士論文，2003。
6. Warrendale, "Ride and Vibration Data Manual," SAE J6a, Society of Automotive Engineers, PA, December 1965.
7. R. A. Lee, and F. Pradko, "Analytical Analysis of Human Vibration," SAE Paper No. 680091, 1968.
8. "Guide for the Evaluation of Human Exposure to Whole-Body Vibration," Second Edition, International Standard ISO 2631-1978, International Organization for Standardization, 1978.
9. T. D. Gillespie, M. Sayers, and L. Segel, "Calibration of Response-Type Road Roughness Measuring Systems," Final Report, NCHRP Project 1-18, NCHRP Report No. 228, December 1980.
10. 李德盛，"機車多連桿懸吊系統之乘騎性分析及設計"，國立中正大學，碩士論文，民國73年。
11. 何先聰，"全身振動的評估及其對人體健康危害之探討－火車"，行政院衛生署報告，民國82年。
12. 劉玉文，"全身振動的評估及其對人體健康危害之探討－客車"，行政院衛生署報告，民國82年。
13. 陳奇男，"機車騎乘舒適性與顛覆性之探討"，國立中興大學，碩士論文，民國88年。
14. 吳焜熙，"車輛動態行駛品質之電腦輔助工程分析"，國立屏東科技大學，碩士論文，民國91年。
15. 張家銘，"機車騎乘姿勢分析與參數設計"，龍華科技大學，碩士論文，民國94年。
16. 范德富，"機車騎乘舒適性與駕駛健康性之最佳化避震器參數設計"，中華大學，機械與航太工程所，民國95年。
17. 王學磊，"ATV被動式懸吊參數最佳化設計"，國立交通大學，碩士論文，民國97年。
18. 黃渭淮，"越野沙灘車車架之舒適度改善設計"，大葉大學，碩士論文，民國97年。
19. A. Wholer, "Uber die Festigkeitversuche mit Eisen und Stahl," Zeitschrift fur Bauwesen, English Account of this work is in Engineering," Vol. VIII, X, XIII, XVI, and XX, 1860/40. Vol. 11, 1871.
20. W. Fairbrain, "Experiments to Determine the Effect of Impact, Vibratory Action, and Long Continued Changes of Load on Wrought Iron Girders," Philosophical Transactions of the Royal Society, London, 154, 311, 1864.
21. H. Gerber, "Bestimmung der Zulassigen Spannungen in Eisenknostructionen," Zeitschrift, des Bayerischen Architecjten und Ingenieurvereins, Vol. 6, pp. 101- 110, 1874.
22. J. Goodman, "Mechanics Applied to Engineering, London," Longmans, Green, 1899.
23. L. F. Coffin, "A Study of Effects of Cyclic Thermal Stresses on a Ductile Metal," Transactions of the American Society of Mechanical Engineers, Vol. 76, pp. 931-950, 1954.
24. S. S. Manson, "Behavior of Materials under Conditions of Thermal stress, "National Advisory Commission on Aeronautics, Report 1170, Cleveland: Lewis Flight Propulsion Laboratory, 1954.
25. L. Tucker and S. Bussa, "The SAE Cumulative Fatigue Damage Test Program," SAE Paper No. 750038, Presented at SAE Automotive Engineering Congress and Exposition, Detroit, February 1975.
26. N. E. Dowling, W. R. Brose, and W. K. Wilson, "Notched Member Fatigue Life Predictions by Local Strain Approach," in Fatigue under Complex Loading: Analysis and Experiments, R. M. Wetzel, Ed., Society of Automotive Engineers, Warrendale, PA, 1977, pp. 55-84.
27. L. Tucker, S. Downing and L. Camillo, "Accuracy of Simplified Fatigue Prediction Methods," in Fatigue under Complex Loading: Analysis and Experiments, R. M. Wetzel, Ed., Society of Automotive Engineers, Warrendale, PA, 1977, pp. 137-144.
28. 林家賢，"汽車工業制振元件耐久性之評估"，中華大學，機械與航太工程研究所，碩士論文，2004。
29. 葉建志，"等效平衡結構應力法用於小型賽車車架之疲勞壽命分析"，大葉大學，機械工程研究所，碩士論文，2006。
30. 游朝宇，"小型競賽車Go-Kart車架之疲勞分析"，大葉大學，機械工程研究所，碩士論文，2007。
31. G. Wang, "Durability Simulation of an ATV Frame and Suspension System," Department of Mechanical & Industrial Engineering University of Illinois at Urbana-Champaign, June 18, 2002.
32. E. Pezzuti, L. Reccia, A. Ubertini, and A. Gaspari, "Analisidell Interazione Pilota-kart Mediante Techica Multi-body," AIAS 2002, sttember 2002.
33. L. Solazzi, and S. Matteazzi, "Analisi e Sviluppi Strutturali di un Telaio per Kart da Competizione", AIAS 2002, sttember 2002.
34. M.E.Biancolini, R. Baudille, C.Brutti, and L.Reccia, "Integrated Multi-body/FEM Analysis of Vehicle Dynamic Behaviour," Fisita Congress, Giugno, 2002.
35. 郭承憲，"機車動態模擬及耐久性分析" 國防大學中正理工學院，兵器系統工程研究所，碩士論文，2002年。
36. 梁卓中、鄧作樑、游家華，"單人座小型賽車Go-kart行駛彎道之車架分析"，第20屆機械工程研討會，第C冊固力與設計上集，2003年。
37. 田永豐，"悍馬改裝軍用特種車輛之規格研析"，國防大學中正理工學院，碩士論文，2004年。
38. 游家華，"單人座小型賽車(Go-Kart)車架之結構分析與設計"，大葉大學車輛工程研究所，碩士論文，2004。
39. 黃政介，"小型賽車車架的設計與疲勞壽命分析"，大葉大學機械工程研究所，碩士論文，2005年。
40. 張嘉哲，"汽車局部結構強度之有限元素分析"，台灣大學機械工程所，碩士論文，2005年。
41. 姚格能，"汽車方向盤之疲勞分析與最佳化"，大葉大學機械工程所，碩士論文，2005年。
42. 楊忠霖，"大客車結構之實驗模態分析與結構剛性分析" 國立屏東科技大學車輛工程所，碩士論文，2008年。
43. 蔡佑任，"全地形車系統動態模擬與耐久性分析" 國立中央大學機械工程學系，碩士論文，2010年。
44. W. C. Moog, "A General Summary Report on the Development of a Family of Electro-Hydraulic servo Valves for the Bumblebee Guidance System," CAL/CF-1371, 1949, Cornell Aeronautical Laboratory, Inc.
45. C. J. Dodds, "The Laboratory Simulation of Vehicle Service Stress," Journal Engineer Industry, Vol. 96, 1974.
46. D. D. Styles, and C. J. Dodds, "Simulation of Random Environments for Structural Dynamics Testing," Experimental Mechanics, Vol. 16, 1976.
47. B. W. Cryer, P. E. Nawrocki, and R. A. Lund, "A Road Simulation System for Heavy Duty Vehicles," SAE, 1976, Paper No. 760361.
48. C. J. Dodds, "A Computer System for Multi-Channel Remote Parameter Control of a Test specimen," MTS publication, 1977.
49. J. B. Craig, "ITFC-How It Works and Where to Use It," Schenck publication, 1979.
50. 林昆鋒，"多軸動態負荷模擬"，國立海洋大學，系統工程暨造船所，碩士論文，2000。
51. 張榮銘，吳瑞鴻，林根源，張誌煌，汽車路況模擬耐久試驗技術研究，中華民國第十屆車輛工程學術研討會，台北市，2005年11月17號。
52. 陳坤村，"車輛零組件路況模擬系統之開發"，國立中央大學，機械工程研究所，碩士論文，2007。
53. 賴勁光，"沙灘車路況模擬系統之開發研究"，國立中央大學，機械工程研究所，碩士論文，2009。
54. 傅增棣，電腦輔助工程設計-ADAMS基礎應用手冊，高立圖書股份有限公司，台北，2004。
55. "ISO 2631/1：Mechanical Vibration and Shock-Evaluation of Human Exposure to Whole-Body Vibration, Part 1. General Requirements," 1997.
56. 康淵，陳信吉編著，"ANSYS入門＜修訂二版＞"，全華科技圖書股份有限公司，2005。
57. Julie A. Bannantine , Jess J. Comer , James L. Handrock , Fundamentals of Metal Fatigue Analysis , Prentice-Hall , Inc. , 1990
58. 經濟部電動機車性能及安全測試規範，TES-0A-05-01。

指導教授

黃俊仁(Jiun-Ren Hwang)

審核日期

2011-8-24

推文