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研究生: 王心德
Wang, Hsin-Te
論文名稱: 整合齒輪系與電動馬達之構形設計
Configuration Design of Integrated Electric Motors with Gear Trains
指導教授: 劉俊佑
Liu, Jen-Yu
顏鴻森
Yan, Hong-Sen
學位類別: 博士
Doctor
系所名稱: 工學院 - 機械工程學系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 91
中文關鍵詞: 電動馬達齒輪系發電機構形合成創意性機構設計
外文關鍵詞: configuration synthesis, creative mechanism design, Gear trains, electrical motors
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  •   本研究提出一套系統化的概念設計方法,配合所定義的圖畫表示法簡化各元件構造,將電動馬達與齒輪系傳動系統的構形作整合設計。首先將電動馬達與齒輪傳動機構的特性作一整體性的研究,歸納出其拓樸構造特性,並根據旋轉型電動馬達的驅動原理,重新定義旋轉型電動馬達中一次側與二次側間的關係。換言之,旋轉型馬達的一次側並不一定要固定,而二次側也不一定作輸出轉動,只要一次側與二次側之間能維持固定的相對轉速,馬達仍可作動;這個概念在旋轉型馬達的設計上是創新的。進而合成出創新構形的齒輪馬達、手搖齒輪發電機、以及行星齒輪同心式馬達等的整合設計概念。本研究參考顏氏創意性機構設計方法的程序,得到一系統化構形合成流程,分別合成出所有三桿與四桿可能的整合齒輪馬達與齒輪發電機設計之拓樸構造,並將電動馬達的相關組件特殊化於所得的整合設計之拓樸構造中。本研究得到,三桿和四桿齒輪馬達的設計構形分別有36個和252個,三桿和四桿齒輪發電機的設計構形分別有4個和26個,以及五桿自由度為二的行星齒輪同心式馬達的設計構形有12個。最後,分別實作出三桿和四桿齒輪馬達和齒輪發電機原型機各兩種,結果顯示本研究所提出的創新整合設計流程是可行的。

      This work presents a systematic design methodology to integrate the configurations of electrical motors and gear transmission systems in conceptual design with defined graph representations. First, the existing electrical motors and gear transmissions are studied, and their characteristics of topological structures are concluded. According to the driving principle of the electrical motors, we redefine the relation between the primary and the secondary. As long as the primary keeps the same relative velocity with the secondary, the motor can still function. This concept is totally new in the design of electrical motors. A systematic approach for the configuration synthesis of all possible topological structures of integrated gear motors, gear dynamos, and plenary gear trains with concentric motors are proposed based on Yan’s methodology of creative mechanism design. As a result, the synthesized configurations of integrated gear motors are 36 with a three-link and 252 with a four-link gear train. The gear dynamos are 4 with a three-link and 26 with a four-link gear train. And, the synthesized five-link plenary gear trains integrated with concentric motors are 12. Prototypes of three-link and four-link gear motors and gear dynamos are designed, build, and tested. The results show that the proposed design concepts and systematic design methodology in this work are feasible.

    中文摘要 I 英文摘要 II 致謝 III 目錄 IV 表目錄 VI 圖目錄 VII 第一章 前言 1 1.1 研究動機 1 1.2 文獻回顧 3 1.3 研究目的 5 1.4 論文架構 6 第二章 圖畫表示法與設計概念 8 2.1 齒輪傳動機構的圖畫表示 8 2.2 電動馬達的圖畫表示 9 2.3 整合設計的圖畫表示與設計概念 16 第三章 設計方法 18 3.1 設計流程 18 3.2 現有設計的拓樸構造特性 20 3.3 可行齒輪系的圖畫目錄 21 3.4 整合設計的圖畫目錄 23 3.5 可行整合設計的圖畫目錄 26 3.6 新型整合設計的圖畫目錄 32 3.7 結果與討論 47 第四章 整合齒輪發電機的構形設計 48 4.1 現有設計 48 4.2 可行齒輪系的圖畫目錄 53 4.3 整合齒輪發電機的圖畫目錄 54 4.4 可行整合齒輪發電機的圖畫目錄 55 4.5 新型整合齒輪發電機的圖畫目錄 60 4.6 結果與討論 64 第五章 整合行星齒輪同心式馬達的構形設計 67 5.1 現有設計 67 5.2 可行齒輪系的圖畫目錄 69 5.3 整合設計的圖畫目錄 70 5.4 可行整合設計的圖畫目錄 71 5.5 新型整合設計的圖畫目錄 73 5.6 結果與討論 76 第六章 原型機 79 6.1 整合齒輪馬達的原型機 79 6.2 整合齒輪發電機的原型機 80 6.3 結果與討論 84 第七章 結論與建議 85 7.1 結論 85 7.2 建議 86 參考文獻 87 自述 90 著作權聲明 91

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    下載圖示 校內:2007-07-07公開
    校外:2007-07-07公開
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