電動自行車避震系統對於乘適性與脊椎損傷機率之影響

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陳壹琮(Yi-cong chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

電動自行車避震系統對於乘適性與脊椎損傷機率之影響

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摘要(中)

隨著都市人口大量移入，大眾運輸系統已不堪負荷，而電動自行車逐漸受到重視。本研究整合CAE與CAD等電腦模擬技術，作為電動自行車開發的參考與依據。內容探討前後避震彈簧係數、阻尼係數與車架結構對於乘適性、脊椎損傷機率與車架應力之影響。
首先進行模型繪製，利用SolidWorks軟體建立電動自行車車架模型，再將模型匯入ADAMS進行動態模擬，可求得電動自行車架結構在路面行駛其間受到的加速度歷程與負荷狀態，之後再將得知的加速度歷程用ISO 2631-1與ISO 2631-5進行轉換，可求得乘坐舒適程度與脊椎損傷風險因子。此外，將車架模型匯入ANSYS軟體中，並以前述所得之負荷歷程作為負載條件，以進行該車架動態應力分析。
經由分析可得知，電動自行車在動態響應模擬與實車測試所得之平均加速度誤差為0.82%，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。研究結果亦顯示在最佳避震系統參數條件組合下，能有效提高15.94%乘適性、降低4.68%脊椎損傷機率以及降低車架5.83%最大應力。相信本研究結果對於國內廠商在設計新型電動自行車有所助益。

摘要(英)

As the quick increase of urban population, the city’s transportation system has become adequate. The electric bicycle is getting popular in the world. Software like Computer Aided Design (CAD) and Computer Aided Engineering (CAE) were used in the development of electric bicycles. The riding comfort and probability of spinal cord injury related to suspension and frame structure were discussed.
First of all, the model of electric bicycle frame was drawn by using SolidWorks software, and then it was imported into and simulated by the ADAMS software. After that, the acceleration and loading histories of electric bicycle were obtained. By using ISO 2631-1 and ISO 2631-5 standards, the riding comfort and risk factor of spinal cord injury were acquired. In addition, the frame model was imported into the ANSYS software and the dynamic stress was analyzed by using loading history obtained in the previous process.
The analysis shows that the acceleration error of electric bicycles between dynamic response simulation and real vehicle test was about 0.82%. It means that the simulation model developed in this study performs in an excellent accuracy. Moreover, this study also noted that better riding comfort and lower risk factor would be obtained by suitably decreasing the K and C values in suspension system. Last, the results in this study are expected to be helpful for the designs on new type electric bicycle.

關鍵字(中)

★ 電動自行車
★ 數值模擬
★ 脊椎損傷
★ 乘坐舒適性

關鍵字(英)

論文目次

摘要 I
ABSTRACT VI
目錄 VIII
圖目錄 XII
表目錄 XV
符號說明 XVI
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 2
1.3.1 電動自行車介紹 2
1.3.2 路況模擬系統 5
1.3.3 其他車輛載具的乘坐舒適性之探討 6
1.3.4 應用CAE於車輛載具設計之最佳化 6
1.3.5 脊椎損傷 8
第二章理論說明 9
2.1 有限元素法─ANSYS 9
2.1.1 有限元素法之基本理論 9
2.1.2 有限元素介紹 10
2.2 ADAMS軟體簡介 12
2.2.2 ADAMS分析原理 12
2.3 乘坐舒適性與脊椎損傷 13
2.3.1 ISO 2361-1振動規範簡介 13
2.3.2 ISO 2361-5振動規範簡介 19
2.2.3 脊椎損傷機率 23
第三章研究方法與步驟 25
3.1 設備介紹 25
3.1.1 油壓伺服系統 25
3.1.2 加速規 27
3.1.3 訊號放大器 28
3.1.4 車輛架設 29
3.2 研究流程 30
3.2.1 模型繪製 30
3.2.2 配重說明 34
3.2.3 動態模擬 35
3.2.4 乘坐舒適性評估 36
3.2.5 脊椎力學分析 39
3.2.6 有限元素分析 43
3.3 實驗因子設計 45
3.3.1 避震器彈簧係數與阻尼係數 47
3.3.3 車架結構 47
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
4.2 各種變數對於乘座舒適性的影響 50
4.2.1 前避震器彈簧係數的影響 50
4.2.2 後避震器彈簧係數的影響 51
4.2.3 前避震器阻尼係數的影響 52
4.2.4 後避震器阻尼係數的影響 53
4.2.5 車架結構的影響 54
4.2.6 最佳條件組合對加速度的影響 55
4.3 各種變數對於脊椎損傷的影響 56
4.3.1 前避震器彈簧係數的影響 56
4.3.2 後避震器彈簧係數的影響 58
4.3.3 前避震器阻尼係數的影響 59
4.3.4 後避震器阻尼係數的影響 60
4.3.5 車架結構的影響 62
4.3.6 最佳條件組合對脊椎的影響 63
4.4 各種變數對於車架應力影響 65
4.4.1 前避震器彈簧係數的影響 65
4.4.2 後避震器彈簧係數的影響 65
4.4.3 前避震器阻尼係數的影響 66
4.4.4 後避震器阻尼係數的影響 67
4.4.5 車架結構的影響 68
4.4.6 最佳條件組合對應力的影響 69
第五章結論與未來展望 71
5.1 結論 71
1. 系統準確性 71
2. 不同因子對於電動自行車影響 71
5.2 未來展望 72
參考文獻 74

參考文獻

[1]. 專注電子商務。可折疊三輪代步車。上網日期:民國100年7月6日，網址:http://jhzxd2008.big5.made-in-china.com/product/lbCxdEcUXpWe/%E5%8F%AF%E6%8A%98%E5%8F%A0%E4%B8%89%E8%BD%AE%E4%BB%A3%E6%AD%A5%E8%BD%A6+%EF%BC%88BTM-02%EF%BC%89.html。
[2]. 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, Cornell Aeronautical Laboratory, Inc,1949
[3]. C. J. Dodds, "The Laboratory Simulation of Vehicle Service Stress," Journal Engineer Industry, Vol. 96, 1974.
[4]. D. D. Styles, and C. J. Dodds, "Simulation of Random Environments for Structural Dynamics Testing," Experimental Mechanics, Vol. 16, 1976, Paper No. 760361.
[5]. B. W. Cryer, P. E. Nawrocki, and R. A. Lund, "A Road Simulation System for Heavy Duty Vehicles," SAE, 1976, Paper No. 760361.
[6]. C. J. Dodds, "A Computer System for Multi-Channel Remote Parameter Control of a Test Specimen," MTS Publication, 1977.
[7]. J. B. Craig, "ITFC-How It Works and Where to Use It," Schenck Publication, 1979.
[8]. 林昆鋒 (2000)。多軸動態負荷模擬。碩士論文，海洋大學系統工程暨造船所。
[9]. 張榮銘，吳瑞鴻，林根源，張誌煌，汽車路況模擬耐久驗技術研究，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。
[10]. 陳坤村 (2007)。車輛零組件路況模擬系統之開發研究。碩士論文，中央大學機械工程研究所。
[11]. 賴勁光 (2009)。沙灘車路況模擬系統之開發研究。碩士論文，中央大學機械工程研究所。
[12]. Warrendale, "Ride and Vibration Data Manual," SAE J6a, Society of Automotive Engineers, PA, December 1965.
[13]. "Guide for the Evaluation of Human Exposure to Whole-Body Vibration," Second Edition, International Standard ISO 2631-1978, International Organization for Standardization, 1978.
[14]. 劉玉文，葉文裕，盧士一 (2002)。拖車司機振動暴露調查研究。行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所研究季刊，第十卷第四期，第304-314 頁。
[15]. 戴志偉 (2003)。電動機車坐墊軟硬度對於騎乘舒適性之探討。碩士論文，大同大學工業設計研究所。
[16]. 余慶雲 (2003)。載具上人體於垂向運動之生物動態響應。碩士論文，大葉大學車輛工程學系碩士班。
[17]. 范德富 (2005)。機車騎乘舒適性與駕駛健康性之最佳化避震器參數設計。碩士論文，中華大學機械與航太工程研究所。
[18]. 傅聖皓 (2012)。電動代步車之動態響應、乘適性分析及脊椎損傷評估。碩士論文，中央大學機械工程研究所。
[19]. 王榆銜 (2012)。汽車油壓避震器的設計和懸吊控制系統對車輛舒適性之研究。博士論文，成功大學機械工程學系。
[20]. G. Wang, "Durability Simulation of an ATV Frame and Suspension System, " Department of Mechanical & Industrial Engineering University of Illinois at Urbana-Champaign,2002.
[21]. Bapanna K. Dora, R. B. Anand, Anil Singanamalli, Ravi Kharul and N. Jayaram , "Optimization of Frame Design through Virtual Simulation of Bump Test, "SAE International；2004-32-0021,2004.
[22]. Mario Hirz, Tanja Goeber, Ludwig Michal, Michael Lang, Roland Kirchberger, Wolfgang Hirschberg , "Design and development of a 50cc scooter frame supported by testing and simulation, " SAE International；2005-32-0100, 2005.
[23]. 郭承憲 (2002)。機車動態模擬及耐久性分析。碩士論文，國防大學中正理工學院兵器系統工程研究所。
[24]. 田永豐 (2004)。悍馬改裝軍用特種車輛之規格研析。碩士論文，國防大學中正理工學院。
[25]. 王喬智 (2004)。載重車輛懸吊系統之動態模擬與分析。碩士論文，國防大學中正理工學院造船工程研究所。
[26]. 林士敦 (2006)。電腦輔助模擬車輛剎車系統之探討。碩士論文，大葉大學機械與航太工程研究所。
[27]. 黃渭淮 (2008)。越野沙灘車車架之舒適度改善設計。碩士論文，大葉大學機械工程學系。
[28]. 謝昆儒 (2008)。多軸車輛操控安全性模擬與分析。碩士論文，雲林科技大學機械工程系。
[29]. 蔡佑任 (2010)。全地形車系統動態模擬與耐久性分析。碩士論文，中央大學機械工程學系。
[30]. 楊遠誠 (2011)。殘障電動車系統動態模擬與耐久性分析。碩士論文，中央大學機械工程學系。
[31]. 許崇維 (2012)。登山自行車車架之最佳化設計。碩士論文，國立高雄第一科技大學機械與自動化工程研究所。
[32]. N. Alem, " Application of the new ISO 2631-5 to health hazard assessment of repeatedshocks in U.S. army vehicles," Industrial Health, 43(3), 403-412, 2005.
[33]. 陳威銓 (2008)。機車騎士之全身性振動暴露。碩士論文，朝陽科技大學工業工程與管理系。
[34]. 彭子彥 (2011)。全身性振動暴露對於乘坐舒適性與職業性脊椎損傷之影響研究。碩士論文，中央大學機械工程學系。
[35]. 康淵、陳信吉 (2004)。ANSYS入門＜修訂二版＞。全華科技圖書股份有限公司。
[36]. 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。
[37]. J.B. Morrison, " A biomechanical approach to evaluating the health effects of repeated mechanical shocks, " Proceedings of the Human Factors and Medicine Panel, RTO-MP-20. Publishedby NATO Research and Technology Organisation, Neuilly-sur-Seine, France, 1999
[38]. "ISO 2631/1：Mechanical Vibration and Shock-Evaluation of Human Exposure to Whole-Body Vibration, Part 1. General Requirements," 1997.
[39]. O. O. Okunribido, " The role of whole body vibration, posture and manual materials handling as risk factors for low back pain in occupational drivers, " International journal of industrial ergonomics. Vol. 51, pp. 308-329, 2008.
[40]. Colin M. Crawford, BAppSc(Chiro) a, and Robert F. Hannan, MB, BS, "Management of Acute Lumbar Disk Herniation Initially Presenting as Mechanical Low Back Pain," Journal of Manipulative and Physiological Therapeutics. Vol. 22, pp. 235-244, 1999.
[41]. 洪一智 (2008)。腰椎脊突起間撐開器的有限元素分析。碩士論文，中央大學機械工程研究所。
[42]. Keller TS, "Force-deformation response of the lumbar spine: a sagittal plane model of posteroanterior manipulation and mobilization," Clinical Biomechanics. Vol. 17, pp. 185–196, 2002.
[43]. 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

審核日期

2013-7-19

推文