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研究生: 林毓恆
Lin, Yu-Heng
論文名稱: 單缸機車引擎搖撼力探討
The Study of the Shaking Force on Motorcycle Causing by Single-cylinder Engine
指導教授: 何旭彬
Ho, Shi-Pin
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 機械工程學系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 63
中文關鍵詞: 引擎搖撼力和力矩電腦輔助分析
外文關鍵詞: engine shaking force and moment, computer-aided engineering
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  • 在駐車情況下引擎為機車的振動來源,而引擎振動來源受引擎搖撼力和力矩所影響。先以活塞、連桿、曲軸的慣性力相加得到引擎搖撼力的公式,可由公式改變曲軸重心位置,最佳化引擎搖撼力方向,配合引擎吊架的直交理論,減少搖撼力傳至車架。另外以活塞慣性力和汽缸內的壓力參數推導出搖撼力矩公式,發現搖撼力矩的峰值受汽缸內壓力影響甚大,不因曲軸轉速較小而有明顯變小。

    另一方面將引擎利用電腦輔助分析,分別使用為剛體和彈性體模式,我們可以得到各個邊界條件處的作用力和力矩,讓引擎的探討能更加詳細。如將所有的作用力相加整理後,可以得到與公式推導出引擎搖撼力一致的結果。剛體和彈性體分析的力或力矩大小一樣,但在彈性體分析模式時,力和力矩會有小跳動。

    Engine is the vibration source of the motorcycle in the state of parking. The vibration sources from the engine are the engine shaking forces and moment. First, we add up the piston, connecting rod, and crankshaft inertia force and thereby obtain the formula of engine shaking forces. We use the formula do the optimum direction of the engine shaking force by changing the center of crankshaft gravity position. The shaking force transmit to frame can be reduced with the orthogonal engine-hanger theory. We derive the formula of the shaking moment from piston inertia force and pressure inside the cylinder. The pressure inside the cylinder has an impact on the peak of shaking moment, and the peak is not significantly reduced when the speed of crankshaft reduced.

    On the other hand, we used the computer-aided analysis, using rigid body and elastic body model, to solve the engine vibration problem. The constrained forces and torque at each boundary, show the detail of the reaction. We added up all forces and arrange to obtain the result which is identical to the formula-derived of the engine shaking force. The force or moment is the same order between the rigid and elastic body analysis, except that some fluctuation shown in elastic body analysis.

    摘要 I Abstract II 致謝 III 目錄 IV 表目錄 VII 圖目錄 VIII 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 文章架構 3 第二章 相關理論 4 2.1 有限元素法 4 2.2 牛頓迭代法 6 2.3 引擎吊架的直交理論 8 第三章 機車引擎搖撼力分析 9 3.1 引擎機構的建立與引擎搖撼力的分析 9 3.2 引擎的搖滾運動 15 3.3 引擎搖撼力最佳化 18 3.4 結論探討 28 第四章 機車引擎的模型建立 29 4.1 CAD圖形整理 29 4.2 CAE內的材料性質設定 31 4.3 剛體機構運動和有限元素法分析 33 4.4 引擎的邊界條件 34 第五章 引擎結果分析 43 5.1 引擎搖撼力分析 43 5.2 剛體機構運動分析 44 5.3 有限元素法分析 50 5.4 曲軸 Z軸方向的反力矩與馬力和扭力的觀察 53 5.5 有限元素法、機構分析與公式分析結果比較 55 5.6 結論探討 57 第六章 結論與建議 59 6.1 結論 59 6.2 建議 59 參考文獻 61 自述 63

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