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研究生: 林建成
Chien-Cheng Lin
論文名稱: 自行車車架之結構分析與最佳化設計研究
A Study on Structure Analysis and Design Optimization of Bicycle Frames
指導教授: 劉紀嘉
Liu, Chi-Chia
周明
Jou, Min
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工業教育學系
Department of Industrial Education
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 158
中文關鍵詞: 自行車(腳踏車)固定式車架最佳化設計
英文關鍵詞: Bicycle, Bicycle Frame, Optimization design
論文種類: 學術論文
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  • 本文主要是探討自行車車架之應力分析與最佳化設計,利用Pro/ENGINEER數位實體建模電腦輔助設計軟體,透過高數值計算的電腦輔助工程(CAE),模擬計算自行車車架之應力分析、測試並最佳化的車架結構設計。
    車架為各廠牌自行車之特色和核心,其為自行車之標準性配備(standard equipment),其他零件如:輪胎、車把及座墊則為選擇性配備(other options)。車架之幾何設計往往決定一台自行車的性能表現,各部位管件的長度與角度,皆會影響騎乘者的感受與騎乘效果。
    本文嘗試以線架構模式快速檢驗不同車架結構的應力與位移數據,再進行實體結構分析。利用線架構先建立分析結果,再推論實體結構的應力應變狀態。假設初始條件為理想狀態,且車架材質為均勻的情況中,以線架構模擬實體結構的受力與變形,其方法是可行的,因為誤差的條件是相同的。本研究亦開發一套客製化程式介面,將分析結果建立結構化檔案,藉應用程式以互動方式呈現不同條件下之固定式車架分析結果。

    The purpose of this research is to study the stress analysis of bicycle frames and the optimization design using Pro/ENGINEER software to establish numerical simulation.
    Every bicycle factories is characterized by their bicycle frame, while is also an standard equipment of a bicycle. Other components, such as: tires, wheels, pedals are other options. The Frame geometry governs the properties and performance as well. The lengths and angles of a frame affect the rider’s feelings and riding effect.
    This study attempts to rapidly verify the stress and displacement data of several types of bicycle frames by implementing line schema model,then analyze the Solid structure. First, establish the analysis results by line schema model; Second, inference the stress and strain of entity structure. Assuming that the initial conditions is the ideal State, and frame material is uniform, it is feasible to simulate entity structure and deformation by line schema model. The error condition is the identical. This study also developed a customized programming interface, and organized research results into structured files. This application can interactively display analysis result under different conditions of fixed frame.

    摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 V 圖目錄 VII 符號說明 XI 第一章緒論 1 第一節研究背景與動機 1 第二節研究目的 2 第三節研究方法與步驟 6 第四節論文架構 8 第二章文獻探討 10 第一節我國自行車產業發展與概況探討 10 第二節自行車之研發與產業效益 15 第三章電腦輔助應力分析與實驗步驟 20 第一節自行車車架的尺寸與基本原理 20 第二節研究方法與設計 26 第三節車架之應力分析 45 第四節研究對象 49 第五節研究工具 56 第六節車架實體建模 60 第四章資料分析與討論 63 第一節車架靜力結構分析 63 第二節靈敏度分析(Sensitivity Analysis)與最佳化設計(Optimization Design) 100 第五章結論與建議 133 第一節結論 133 第二節建議 135 參考文獻 137 (一)中文部分 137 (二)英文部分 138 【附錄一】自行車車架工程圖 140 【附錄二】車架應力結構分析資料 141 【附錄三】靈敏度分析與最佳化資料 147

    (一)中文部分
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