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研究生： 郭芳富
Guo, Fang-Fu
論文名稱： 定軸式方向盤之概念設計
Conceptual Design of Fixed Center Steering Wheels
指導教授： 顏鴻森
Yan, Hong-Sen
藍兆杰
Lan, Chao-Chieh
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： 2008
畢業學年度： 96
語文別： 中文
論文頁數： 93
中文關鍵詞： 變化鏈機構 、概念設計 、創意性機構設計 、定軸式方向盤
外文關鍵詞： Fixed Center Steering Wheels, Creative Mechanisms Design, Conceptual Design, Mechanisms with Changeable Chains
相關次數： 點閱：98  下載：14 
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    • 定軸式方向盤之設計可提供駕駛者更好的安全性與便利性，但卻鮮有定軸式方向盤之實際應用與相關設計規範。本研究先透過定軸式方向盤相關專利之檢索與分析，並從專利資料與車輛發展歷史回顧其發展，且依其機構拓樸構造特性，將現有定軸式方向盤之設計分類。接著針對本研究所應用之圖畫與符號表示法提出探討，並針對齒輪對與凸輪對提出進階之接頭表示法，作為後續研究成果之呈現。再者，運用系統化的創意性機構設計方法，根據所分類之定軸式方向盤，訂定其相關之設計需求與限制，得到31種定軸式方向盤之新型設計；再者，訂定相關評估標準評估定軸式方向盤之最佳設計。最後，基於變化鏈機構之構形合成的設計流程，提出具可變模式之機構的設計流程與原則，並依所提出之流程與原則，設計出具有3種額外可變模式之定軸式方向盤。

    Design of fixed center steering wheels gives drivers better safety and convenience. However, few practical applications and related design specifications about fixed center steering wheels exist. Therefore, this work searches and analyzes related patents of fixed center steering wheels, reviews their development from patents and history of automobiles, and classifies their designs by its topological characteristics. This work provides graphic and notation representations proposed by this work, and proposes advanced joint representations of gears and cams to show the results. Moreover, this work concludes related design requirements and constraints based on the classifications of fixed center steering wheels, and utilizes a systematical methodology of creative mechanisms design to generate 31 new design concepts. Based on setting related standards, the best design is evaluated. Finally, according to the design procedure for configuration synthesis of mechanisms with variable chains, this work also proposes the design procedure and principles of mechanical devices with changeable modes. By the proposed procedure and principles, 3 additional changeable modes of fixed center steering wheels are designed.

    目 錄 Contents 中文摘要 I Abstract in Chinese 英文摘要 II Abstract in English 致謝 III Acknowledgments 目錄 IV Contents 圖目錄 X List of Figures 表目錄 XIII List of Tables 第一章 前言 1 Introduction 1-1 研究動機 1 Motivation 1-2 研究目的與方法 2 Objectives and Methods 1-3 論文架構 2 Organization of the Thesis 第二章 定軸式方向盤之分類 5 Classifications of Fixed Center Steering Wheels 2-1 專利分析 6 Patent Analysis 2-2 中央件與機架為不同機件 10 The Central Part and the Frame are Different Members 2-2-1 齒輪嚙合類 10 Gear Meshing Type 2-2-2 外形限制類 10 Contour Constraint Type 2-2-3 外形限制之雙平行四連桿類 11 Contour Constraint Type with Double-Parallelogram Linkage 2-2-4 外形限制之對稱雙平行四連桿類 12 Contour Constraint Type with Symmetric Double-Parallelogram Linkage 2-3 中央件與機架為相同機件 13 The Central Part and the Frame are the Same Member 2-3-1 兩個齒輪嚙合類 13 Gear Meshing Type with Two Gears 2-3-2 三齒輪嚙合類 14 Gear Meshing Type with Three Gears 2-4 其他類 14 Other Types 2-5 小結 15 Summary 第三章 機構圖畫表示法 16 Graph Representations of Mechanisms 3-1 一般接頭與桿件表示法 16 General Representations of Joints and Links 3-2 其他接頭與桿件表示法 19 Other Representations of Joints and Links 3-3 本研究接頭與桿件表示法 20 Representations of Joints and Links of This Thesis 3-4 齒輪對之表示法 23 　 Representations of Gear Pairs 3-5 凸輪對之表示法 24 Representations of Cam Pairs 3-6 小結 25 Summary 第四章 定軸式方向盤之概念設計 26 Conceptual Design of Fixed Center Steering Wheels 4-1 設計流程 26 Design Procedure 4-2 一般化鏈 28 Generalized Chains 4-2-1 齒輪嚙合類 28 Gear Meshing Type 4-2-2 外形限制類 29 Contour Constraint Type 4-2-3 外形限制之雙平行四連桿類 29 Contour Constraint Type with Double-Parallelgram Linkage 4-2-4 外形限制之對稱雙平行四連桿類 30 Contour Constraint Type with Symmetric Double-Parallelgram Linkage 4-2-5 兩個齒輪嚙合類 30 Gear Meshing Type with Two Gears 4-2-6 三個齒輪嚙合類 31 Gear Meshing Type with Three Gears 4-3 一般化鏈圖譜 32 Atlas of Generalized Chains 4-4 可行特殊化鏈圖譜 32 Atlas of Feasible Specialized Chains 4-4-1 齒輪嚙合類 33 Gear Meshing Type 4-4-2 外形限制類 34 Contour Constraint Type 4-4-3 外形限制類之雙平行四連桿 37 Contour Constraint Type with Double-Parallelgram Linkage 4-4-4 外形限制類之對稱雙平行四連桿 38 Contour Constraint Type with Symmetric Double-Parallelgram Linkage 4-4-5 兩個齒輪嚙合類 41 Gear Meshing Type with Two Gears 4-4-6 三個齒輪嚙合類 41 Gear Meshing Type with Three Gears 4-5 定軸式方向盤之設計圖譜 44 Atlas of Designs of Fixed Center Steering Wheels 4-5-1 齒輪嚙合類 44 Gear Meshing Type 4-5-2 外形限制類 45 Contour Constraint Type 4-5-3 外形限制之雙平行四連桿類 45 Contour Constraint Type with Double-Parallelgram Linkage 4-5-4 外形限制之對稱雙平行四連桿類 46 Contour Constraint Type with Symmetric Double-Parallelgram Linkage 4-5-5 兩個齒輪嚙合類 46 Gear Meshing Type with Two Gears 4-5-6 三個齒輪嚙合類 47 Gear Meshing Type with Three Gears 4-6 構想評估 48 Evaluations of Design Concepts 4-7 討論 52 Discussions 4-8 小結 52 Summary 第五章 具可變模式之定軸式方向盤的概念設計 53 Conceptual Design of Fixed Center Steering Wheels with Changeable Modes 5-1 具可變模式之機構的設計流程 53 Design Procedure of Mechanisms with Changeable Modes 5-2 具可變模式之機構的設計原則 55 Design Principles of Mechanisms with Changeable Modes 5-3 同動模式之設計 56 Designs of Co-Motion Mode 5-3-1 齒輪嚙合類 56 Gear Meshing Type 5-3-2 外形限制類 61 Contour Constraint Type 5-3-3 外形限制之雙平行四連桿類 62 Contour Constraint Type with Double-Parallelgram Linkage 5-3-4 外形限制之對稱雙平行四連桿類 67 Contour Constraint Type with Symmetric Double-Parallelgram Linkage 5-3-5 兩個齒輪嚙合類 67 Gear Meshing Type with Two Gears 5-3-6 三個齒輪嚙合類 70 Gear Meshing Type with Three Gears 5-4 鎖死模式之設計 71 Designs of Locked Mode 5-4-1 齒輪嚙合類 71 Gear Meshing Type 5-4-2 外形限制類 73 Contour Constraint Type 5-4-3 外形限制之雙平行四連桿類 73 Contour Constraint Type with Double-Parallelgram Linkage 5-4-4 外形限制之對稱雙平行四連桿類 75 Contour Constraint Type with Symmetric Double-Parallelgram Linkage 5-4-5 兩個齒輪嚙合類 76 Gear Meshing Type with Two Gears 5-4-6 三個齒輪嚙合類 78 Gear Meshing Type with Three Gears 5-5 空轉模式之設計 79 Designs of Idle Mode 5-5-1 齒輪嚙合類 79 Gear Meshing Type 5-5-2 通用設計 81 Universal Designs 5-5-3 兩個齒輪嚙合類 82 Gear Meshing Type with Two Gears 5-5-4 三個齒輪嚙合類 84 Gear Meshing Type with Three Gears 5-6 討論 85 Discussions 5-7 小結 86 Summary 第六章 結論與建議 87 Conclusions and Suggestions 6-1 結論 87 Conclusions 6-2 建議 88 Suggestions 參考文獻 90 References 自述 92 Vita 著作權聲明 93 Copyright Statement 圖 目 錄 List of Figures 圖1-1 論文架構 4 圖2-1 Citroen 定軸式方向盤 5 圖2-2 定軸式方向盤之分類 6 圖2-3 定軸式方向盤之各國歷年專利統計 7 圖2-4 齒輪嚙合類之定軸式方向盤 11 圖2-5 外形限制類之定軸式方向盤 11 圖2-6 外形限制之雙平行四連桿類定軸式方向盤 12 圖2-7 外形限制之對稱雙平行四連桿類的定軸式方向盤 12 圖2-8 兩個齒輪嚙合類之定軸式方向盤 13 圖2-9 三齒輪嚙合類之定軸式方向盤 14 圖2-10 齒輪嚙合類之延伸設計 14 圖3-1 以一般接頭表示法之三個齒輪嚙合類的機構圖畫 16 圖3-2 接頭與桿件圖示法 18 圖3-3 以其他表示法之齒輪嚙合類的簡單機構圖畫 20 圖3-4 符合外滾動式與內滾動式之兩相垂直嚙合的齒輪對 23 圖3-5 具兩組兩相垂直嚙合之齒輪對的嚙合構形組合 24 圖4-1 定軸式方向盤之主要分類 26 圖4-2 系統化之設計流程 27 圖4-3 齒輪嚙合類之ㄧ般化鏈 28 圖4-4 外形限制類之一般化鏈 29 圖4-5 外形限制類之雙平行四連桿類的ㄧ般化鏈 29 圖4-6 外形限制類之雙平行四連桿類的等效ㄧ般化鏈 29 圖4-7 外形限制類之對稱雙平行四連桿類的一般化鏈 30 圖4-8 外形限制類之對稱雙平行四連桿類的等效ㄧ般化鏈 30 圖4-9 兩個齒輪嚙合類之ㄧ般化鏈 31 圖4-10 三個齒輪嚙合類之ㄧ般化鏈 31 圖4-11 定軸式方向盤之ㄧ般化鏈圖譜 32 圖4-12 齒輪嚙合類之特殊化鏈圖譜 35 圖4-13 外形限制類之特殊化鏈圖譜 37 圖4-14 外形限制類之雙平行四連桿的特殊化鏈圖譜 39 圖4-15 外形限制類之對稱雙平行四連桿的特殊化鏈圖譜 40 圖4-16 兩個齒輪嚙合類的特殊化鏈圖譜 42 圖4-17 三個齒輪嚙合類的特殊化鏈圖譜 43 圖4-18 齒輪嚙合類之設計圖譜 44 圖4-19 外形限制類之設計圖譜 45 圖4-20 外形限制之雙平行四連桿類的設計圖譜 46 圖4-21 外形限制之對稱雙平行四連桿類的設計圖譜 46 圖4-22 兩個齒輪嚙合類之設計圖譜 47 圖4-23 三個齒輪嚙合類之設計圖譜 47 圖5-1 具可變模式之機構的設計流程 54 圖5-2 齒輪嚙合類同動模式之變換拓樸構造矩陣 61 圖5-3 齒輪嚙合類同動模式之變換設計圖譜 61 圖5-4 外形限制類同動模式之變換設計圖譜 62 圖5-5 外形限制之雙平行四連桿類同動模式的變換拓樸構造矩陣 66 圖5-6 外形限制之雙平行四連桿類同動模式的變換設計圖譜 66 圖5-7 外形限制之對稱雙平行四連桿類同動模式的變換設計圖譜 67 圖5-8 兩個齒輪嚙合類同動模式之變換拓樸構造矩陣 70 圖5-9 兩個齒輪嚙合類同動模式之變換設計圖譜 70 圖5-10 三個齒輪嚙合類同動模式之變換設計圖譜 70 圖5-11 齒輪嚙合類鎖死模式之變換拓樸構造矩陣 72 圖5-12 齒輪嚙合類鎖死模式之變換設計圖譜 73 圖5-13 外形限制類鎖死模式之變換設計圖譜 73 圖5-14 外形限制之雙平行四連桿類鎖死模式之變換拓樸構造矩陣 75 圖5-15 外形限制之雙平行四連桿類鎖死模式的變換設計圖譜 75 圖5-16 外形限制之對稱雙平行四連桿類鎖死模式的變換設計圖譜 76 圖5-17 兩個齒輪嚙合類鎖死模式之變換拓樸構造矩陣 77 圖5-18 兩個齒輪嚙合類鎖死模式之變換設計圖譜 78 圖5-19 三個齒輪嚙合類鎖死模式之變換設計圖譜 78 圖5-20 齒輪嚙合類空轉模式之變換拓樸構造矩陣 81 圖5-21 齒輪嚙合類空轉模式之變換設計圖譜 81 圖5-22 各類方向盤空轉模式之變換設計圖譜 82 圖5-23 兩個齒輪嚙合類空轉模式之變換拓樸構造矩陣 84 圖5-24 兩個齒輪嚙合類空轉模式之變換設計圖譜 84 圖5-25 三個齒輪嚙合類空轉模式之變換設計圖譜 85 表 目 錄 List of Tables 表2-1 第一類定軸式方向盤之專利整理 7 表2-2 第二類定軸式方向盤之專利整理 9 表3-1 一般接頭表示法 17 表3-2 各種接頭表示法之比較 21 表3-3 各種桿件表示法之比較 21 表4-1 定軸式方向盤之評估項目 49 表4-2 評估等級、比重、及標準之計算 49 表4-3 各類設計中之所有設計的評估 51 表4-4 各類設計之評估 51 表5-1 齒輪嚙合類之自由度分析 57 表5-2 齒輪嚙合類同動設計之拆解自由度分析表 58 表5-3 齒輪嚙合類同動設計配置分析表一 59 表5-4 齒輪嚙合類同動設計配置分析表二 59 表5-5 齒輪嚙合類同動設計配置分析表三 60 表5-6 齒輪嚙合類同動模式之簡易配置 60 表5-7 齒輪嚙合類與外形限制類之接頭與桿件的配置比較 62 表5-8 外形限制之雙平行四連桿類的自由度分析 63 表5-9 外形限制之雙平行四連桿類同動設計的拆解自由度分析表 64 表5-10 外形限制之雙平行四連桿類同動設計分析表一 64 表5-11 外形限制之雙平行四連桿類同動設計分析表二 65 表5-12 外形限制之雙平行四連桿類同動設計分析表三 65 表5-13 外形限制之雙平行四連桿類同動模式的簡易配置 65 表5-14 兩個齒輪嚙合類之自由度分析表 68 表5-15 兩個齒輪嚙合類同動設計之拆解自由度分析表 68 表5-16 兩個齒輪嚙合類同動設計分析表 69 表5-17 齒輪嚙合類鎖死模式之簡易配置 72 表5-18 兩個齒輪嚙合類鎖死模式之簡易配置 77 表5-19 三個齒輪嚙合類鎖死模式之簡易配置 78 表5-20 齒輪嚙合類空轉模式之拆解自由度分析 80 表5-21 兩個齒輪嚙合類空轉設計之拆解自由度分析表 83

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    下載圖示 校內：2011-07-31公開
    校外：2014-07-31公開
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