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研究生: 謝秉原
Hsieh, Bing-Yuan
論文名稱: 有限元素法模擬牙科手機之減噪設計
Noise Reduction Design for Dental Handpiece Based on Finite Elements Simulation
指導教授: 黃才烱
Huang, Tsai-Jeon
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: 2019
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 85
中文關鍵詞: 牙科手機減噪結構噪音氣動噪音
外文關鍵詞: Dental handpiece, Noise reduction, Structure-borne noise, Aerodynamic acoustic
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  • 牙科手機是牙醫師治療病患不可或缺之手持器械,隨著醫療水準提升及人民對於口腔美觀及衛生習慣養成,使得就診牙醫人數逐年上升,這也促使牙材市場規模逐漸擴大,牙材器具不停持續發展和進步,給予病患最舒適治療及更有安全性,然而每天應付大量看診病患,牙醫師長期使用牙科手機,其高頻振動,不但影響其手部活動,而若不善保養工具,伴隨而來刺耳噪音問題,不僅使牙醫師精神無法集中,且對於病患心理造成恐懼。在臨床治療下,牙科手機產生噪音,牙醫師ㄧ般都默默忍受,但長期暴露此環境下容易罹患職業病,且刺耳的聲音也容易使人心理焦慮。
    本研究先對牙科手機模型建立,根據不同研究情況做簡化,分成結構模型及分析流場模型,為了能得知病患在治療時,其耳部感受,故再建立簡化病患人頭模型,以模擬實際治療情況;為了能得知牙科手機運轉時內部流場情況,在其內部建立渦輪流域,來模擬牙科手機轉子旋轉情形。
    本研究針對高速牙科手機做模擬分析,分別建立牙科手機有限元素模型,為了探討如何減少牙科手機結構噪音及氣動噪音,所以各別設計減噪方法進行模擬。結構噪音部分,藉由改變手持固定位置及搭配減振設計,探討在病患耳部之響應,得知不同頻率分析下之降噪效果;氣動噪音部份,藉由改良進氣導管之構造及不同內徑和輸入氣壓,探討牙科手機內部流場造成之噪音,比較原始設計下同輸入氣壓之降噪程度。本研究發現氣動噪音為牙科手機主要來源,透過對進氣導管改良設計,可有效減少牙科手機噪音污染。

    Dental handpieces are indispensable tools for the dentist to treat patients. With the consciousness of oral beauty and personal hygiene, dental clinics have been integrated into our lives. It’s very common that people visit the dentist regularly. Therefore, the dental market increases year by year, leading to continuous development and progress of dental equipment in order to give patients more comfortable treatment. However, dentists work a long time to use dental handpiece. There is a big issue about the vibration and noise problems during the operation, it not only affects dentist’s hand activities in high-frequency vibration but also makes noise to make patients feel anxious and fearful.
    To find out the noise source of dental handpiece , this study focuses on simulating the operation of dental handpiece and establishes the finite element model based on the different situation such as structure-borne noise and aerodynamic acoustic. Finally, this study explores how to reduce the noise of dental handpiece between structure-borne noise and aerodynamic acoustic. There are few methods designed to solve these problems. Compared original result with the designed result, and it shows different hand-held positions produce different sound pressure level, through holding to the end to relieve noise. Aerodynamic acoustic is the main source of dental handpiece, improving air intake design can effectively reduce the noise pollution of dental handpiece.

    摘要 I Abstract Ⅱ 誌謝 Ⅶ 目錄 Ⅷ 表目錄 Ⅹ 圖目錄 XI 符號說明 XV 第一章緒論 1 1.1前言 1 1.2文獻回顧 3 1.3研究目的與方法 6 1.4論文架構 7 1.5研究流程圖 8 第二章研究背景 9 2.1牙科儀器綜合治療設備 9 2.2高速牙科手機 10 2.2.1牙科手機種類 10 2.2.2牙科手機結構 11 2.3噪音規範 15 2.4噪音傳遞 16 2.5噪音引發之疾病 17 2.6電腦數值模擬與理論基礎 19 2.6.1數值方法 20 第三章牙科手機有限元素模型 23 3.1牙科手機有限元素模型建立 23 3.1.1幾何模型建立 23 3.1.2模型網格化 27 3.1.3材料性質與參數設定 29 3.2模擬條件設定 30 3.3減噪設計 32 第四章牙科手機噪音模擬 36 4.1牙科手機模擬設定 36 4.1.1轉軸模擬設定 36 4.1.2牙科手機內部流場分析假設 37 4.1.3病患聲場邊界條件 38 4.1.4減噪設計模擬設定 38 4.2結構減噪設計模擬結果 39 4.2.1虎口固定位置1之減振設計模擬比較噪音結果 47 4.2.2虎口固定位置2之減振設計模擬比較噪音結果 53 4.2.3虎口固定位置3之減振設計模擬比較噪音結果 59 4.2.4結構噪音減噪結果模擬小結 65 4.3氣動減噪設計模擬結果 67 4.3.1牙科手機內外套管設計模擬噪音結果 71 4.3.2牙科手機進氣流道改良設計模擬噪音結果 77 4.3.3氣動噪音減噪結果模擬小結 79 第五章結論 80 5.1結論 80 5.2未來發展與建議 81 參考資料 82 附錄A牙科手機零件模型 84

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    下載圖示 校內:2022-12-31公開
    校外:2024-12-31公開
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