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研究生: 劉志強
Liu, Chin-Chiang
論文名稱: 椅子有限元素分析與設計
Design and Analysis of Finite Element on Chairs
指導教授: 潘文峰
Pan, Wun-Fong
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 工程科學系
Department of Engineering Science
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 87
中文關鍵詞: 椅子3-D繪圖軟體 Pro/Engineer有限元素
外文關鍵詞: finite element, chair, Pro/Engineer
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  • 每人在他的一生中總有很大的一部分時間是花在坐的上面。我們從經驗可知,椅子和座位必須舒適,並配合不同的工作需要,可是椅子設計師設計椅子時,往往會忽略椅子的結構與成本概念,所以在產品上市前,本研究提出一套流程以確認產品的可行性。
    本研究主要是提出一套理論分析流程來分析椅子的相關應力及變形,以供椅子的材料形狀及造型設計的參考依據,研究過程分為三部份,第一部份為參考市面上所販售的椅子,挑選五張來作為分析的參考,然後參考人體工學的原理,輔以3-D繪圖軟體Pro/Engineer設計出模型樣本及尺寸。第二部份為根據所建立的模型轉換到有限元素分析軟體Pro/MECHANICA,並進元素的切割,再以Pro/MECHANICA分析模型結構的應力及變形狀況,以評估結構安全性及設計新的模型尺寸。第三部份為進行最佳化及靈敏度分析,經進行計算後,其結果符合使用上的安全性和用料上成本。期望所設計出的椅子可改善目前設計師設計椅子的缺點,並增加產品在市場上的競爭力。

    People always spent a lot of time on sitting in their daily life. According to our sitting experience, we know that choosing comfortable and suitable chairs or seats is important. However, chair designers always outlook the structure and the cost of the chair. Thus, this paper proposes a set of procedure to make sure the vailidy of the products before the products are on sale.
    This research provides a set of theory to analyze the relative stress and displacement of chairs for the material and design of chairs. The research has three parts .The first, picking up five chairs which are on sale to analyze , then taking ergonomics into account and using 3-D plotting program “Pro/E” to design the model’s sample and size. The second, transforming the mode to the finite element program “Pro/Mechanica”, and dividing the element. Then using “Pro/Mechanica” to analyze the stress and displacement of the model structure , and evaluating the model’s safety and deciding the new model size. The third part is to figure out the model’s best way and sensitivity .We find out the result can satisfy the safety and the cost that we expect. We hope the chair that we design can improve some defects of chairs which are designed recently and enhance our product’s competitive in the market.

    摘要……..…………………………………………………………I Abstract……………………………………………………………II 誌謝…………………………………………………………………III 目錄…………………………………………………………………IV 表目錄………………………………………………………………VII 圖目錄………………………………………………………………VIII 第一章 緒論………………………………………………………1 1-1 前言………………………………………………………………1 1-2 研究動機及目的…………………………………………………2 1-3 文獻回顧…………………………………………………………4 1-4 研究架構…………………………………………………………6 第二章 理論基礎…………………………………………………7 2-1 Pro/E簡介………………………………………………………7 2-1-1 Pro/E的發展……………………………………………7 2-1-2 Pro/E與同步工程…………………………………………7 2-1-3 Pro/E的特性……………………………………………8 2-2 Pro/MECHANICA簡介……………………………………………11 2-3 Pro/MECHANICA 的模式與分析流程……………………………11 第三章 椅子的設計………………………………………………14 3-1椅子的設計………………………………………………………14 3-2 椅子設計模型…..………………………………………………18 3-2-1 第一張椅子………………………………………………18 3-2-2 第二張椅子………………………………………………21 3-2-3 第三張椅子………………………………………………24 3-2-4 第四張椅子………………………………………………27 3-2-5 第五張椅子………………………………………………29 第四章 椅子的分析……………………………………………31 4-1模型分析流程及材料設定………………………………………31 4-2選擇模式…………………………………………………………34 4-3設定邊界條件……………………………………………………34 4-4第一張椅子分析型………………………………………………36 4-5第二張椅子分析型………………………………………………44 4-6第三張椅子分析型………………………………………………52 4-7第四張椅子分析型………………………………………………60 4-8第五張椅子分析型………………………………………………68 4-9靈敏度研究與最化………………………………………………76 4-9-1 建立尺寸設定……………………………………………76 4-9-2 靈敏度分析………………………………………………78 4-9-3 最佳化分析結果…………………………………………80 第五章 結論與未來展望…………………………………………82 5-1結論…………………………………………………………………82 5-2未來展望……………………………………………………………83 參考文獻………………………………………………………………84 自述……………………………………………………………………87

    [1] 張麗華老師藝術與人文的網站。
    http://idv.creativity.edu.tw/ortus/modules/news/article.php?storyid=1220
    [2] 黃彥三,“家具設計”,台灣區家具工業同業工會(1988)。
    [3] 徐特雄, “家具木工實習”,正文書局 (1983)。
    [4] 袁曉 ,“家具設計” , 大中國書局(1982)。
    [5] 張兆豐,“多功能子母床連結機構之研究”,國立成功大學工程科學研究所碩士論文(2004)。
    [6] 劉懿漢,“自行車避震氣墊之分析與製作”,國立成功大學工程科學研究所碩士論文(2000)。
    [7] 林正豐,“棒球面罩新式樣之研究”,國立成功大學工程科學研究所碩士論文(2003)。
    [8] 吳權威,“Pro/ENGINEER 2001”,碁峰資訊股份有限公司。
    [9] 林清安,“Pro/ENGINEER Wildfire2.0 零件設計基礎(上)”,知城數位
    [10] 林清安,“Pro/ENGINEER Wildfire2.0零件設計基礎(下)”,知城數位
    [11] 林清安,“Pro/ENGINEER Wildfire2.0零件設計進階(上)”, 知城數位
    [12] 林清安,“Pro/ENGINEER Wildfire3.0零件設計進階,旗標出版社
    [13] 林龍震,“Pro/ENGINEER Wildfire2.0”, 金禾出版社
    [14] http://www.ntut.edu.tw/~s8440307/cad/PRO_E/PRO-E.htm
    [15] 椅子專門店
    http://www.chairs.tw/front/bin/ptdetail.phtml?Part=R-2002&PreView=1
    [16] 基於Pro/MECHANICA機床拖板有限模態分析
    http://www.cax.cc/Article/ShowArticle.asp?ArticleID=2868
    [17]http://bbs.mscsoftware.com.tw/forumdisplay.php?f=17&page=6&order=desc
    [18]http://www.pro-consulting.com/index.html
    [19] http://www.tech.plym.ac.uk/sme/proedir/CAD_docs/promm_1.htm
    [20] Pro/MECHANICA與ANSYS在裝配結構分析中的應用比較
    http://www.ccw.com.cn/soft/project/cad/htm2006/20060817_204003.htm

    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2007-01-30公開
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