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研究生: 黃亭淵
Ting-Yuan Huang
論文名稱: 一種摺疊式桌椅組之設計分析與最佳化尺度合成
The Development of a Foldable Table-Chair Set and its Optimal Dimensional Synthesis
指導教授: 蔡高岳
Kao-Yueh Tsai  
口試委員: 王勵群
Li-Chun T. Wang
鐘文遠
Wen-Yeuan Chung
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 192
中文關鍵詞: 摺疊摺疊式桌椅組桌椅組件最佳化尺度合成設計與分析
外文關鍵詞: Collapsible, Convertible, Table, Seat, Design and Structural Analysis
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  • 本文之研究目的為開發一穩固型態的摺疊式桌椅組,且有以下的優點:收納空間小、結構強度較穩固、操作順暢且省力。首先根據人因參考尺寸定義設計需求與限制條件,再以瓦特型運動鏈與史蒂文生型運動鏈之一般化運動鏈為基礎,利用創意性機構設計的拓撲特殊化方法,得到3個初步設計,結合分析與比較之後,從中選出一個性能較好的可行機構作更進一步的研究。
    接著探討此機構各連桿之尺度合成及速度、靜力分析,利用基因演算法找出桿長尺度最佳化之設計,其次使用軟體分析其結構強度以確認設計的可行性,並對實體機構加工組裝,完成實體機構以供實際驗證;最後討論如何降低材料的質量以達到輕量化的結果,以及使用軟體模擬分析此輕量化機構。


    This thesis presents methods for developing a folding table set consisting of a table and two or four chairs. The set is compact, stable, easy to manipulate, and has high structure rigidity. The design requirements and constraints are first defined according to the principles of human factor engineering. The innovative design topology method is then employed to develop three feasible models from which the design with better kinematic properties is chosen for further dimensional synthesis. The instantaneous kinematics and statics of the design are studied, and optimization software is employed to obtain the optimal design. Next, the rigidity of the obtained design is investigated and a prototype is built for verifications. How to improve the design with lighter materials is also studied in this work.

    中文摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 圖表索引 VIII 第一章 緒論 1 第二章 相關專利之搜尋與探討 4 2-1 摺疊式桌椅組的專利搜尋方法 4 2-2 摺疊式桌椅組的專利分類與分析 6 2-3 摺疊式桌椅組相關專利綜合分析 26 第三章 設計概念與流程 28 3-1人體尺度 29 3-1-1人體尺度統計數據 29 3-1-2活動姿勢人體尺度統計數據 32 3-1-3人體尺度作業區範圍 34 3-1-4桌椅組之人體尺度設計限制範圍 36 3-2 設計需求與限制條件 37 3-3 一般化運動鏈圖譜 40 3-4 可行特殊化運動鏈之設計流程 42 3-4-1各運動鏈死點構型與可行特殊化運動鏈設計過程 43 3-5 具體化後之可行機構設計圖譜與比較 58 3-5-1可行機構設計之比較 60 第四章 機構分析與拘束限制 61 4-1 設計拘束條件式之推導 61 4-2機構的速度分析 91 4-3 靜力平衡分析 96 4-3-1 虛功原理 96 4-3-2 虛功原理之應用 97 第五章 尺度合成最佳化 104 5-1 最佳化之數值方法 104 5-2 目標函數的設定 106 5-3 限制條件 110 5-3-1 迴路2的上下界與限制條件設定 111 5-3-2 迴路1的上下界與限制條件設定 115 5-4 尺度最佳化流程與步驟 118 第六章 數值範例 119 6-1 最佳化之數值範例 119 6-2 平衡力分析 123 第七章 設計與驗證 129 7-1 機構設計 130 7-2 機構靜態模擬分析 134 7-2-1定義拘束條件與負載設定 135 7-2-2 網格與求解器設定 138 7-2-3 實體機構材質設定 141 7-2-4 輕量化機構材質設定 143 7-2-5 實體機構分析結果 145 7-2-6 輕量化機構分析結果 151 7-3 機構動態模擬分析 158 7-3-1 工作環境設定 158 7-3-2 零件匯入設定 159 7-3-3 動態分析參數設定 162 7-3-4 分析結果 164 7-4 作品實作 173 第八章 結論與建議 181 參考文獻 187 作者簡介 192

    [1] 賴偉立,「汽車硬頂敞篷機構之構造與運動分析」,碩士論文,國立台灣科技大學機械工程研究所,台北,(2006)
    [2] 黃大成,「嬰兒車折疊機構之構造分析與最佳化尺度合成」,碩士論文,國立台灣科技大學機械工程研究所,台北,(2008)
    [3] 陳逸儒,「摺疊式桌椅組之開發與最佳化尺度合成」,碩士論文,國立台灣科技大學機械工程研究所,台北,(2008)
    [4] 吳隆庸,「平面連趕機構之奇異構形」,博士論文,國立成功大學機械工程研究所,(1987)。
    [5] 張敬宏,「平面連趕機構之迴路分析」,碩士論文,國立成功大學機械工程研究所,(2000)
    [6] E. H. Cassel, “Fording table seat”, U.S. Pat., 882182 (5/291902)
    [7] G. R. Dahl, “Table with fording chair”, U.S. Pat., 997277 (7/11/1911)
    [8] G. L. Rankin, “School desk”, U.S. Pat., 1346976 (7/20/1920)
    [9] G. Majcher, “Combination table and chair”, U.S. Pat., 1860291 (5/24/1932)
    [10] H. H. Wohlk, “Fording chair and table set”, U.S. Pat., 2539603 (1/30/1951)

    [11] T. H. Wardlaw Etal, “Table and chair structure”, U.S. Pat., 3212815 (10/16/1965)
    [12] Gerald G. Conklin, “Table and chair combination”, U.S. Pat., 211796 (7/30/1968)
    [13] K. H. Wilson, “Fording combination table and chair unit”, U.S. Pat., 3536356 (10/27/1970)
    [14] Bobbie L. Snyder, “Table and chair structure and means for pivotally mounting chairs”, U.S. Pat., 3778102 (12/11/1973)
    [15] James F. Lehmon, “Table structure”, U.S. Pat., 4569555 (2/11/1986)
    [16] Michelle Rollinson, “Table and chair assembly”, U.S. Pat., 5333928 (8/2/1994)
    [17] Richard C. Bue, “Fording table and seat apparatus”, U.S. Pat., 6065802 (5/23/2000)
    [18] Richard C. Bue, “Fording table and seating apparatus”, U.S. Pat., 6254178 (7/3/2001)
    [19] G. C. Danielson, “Table with attached chairs”, U.S. Pat., 1370952 (3/8/1921)
    [20] B. S. Livingood, “Chair and table set”, U.S. Pat., 1622327 (3/29/1927)
    [21] L. Blumenthal, “Collapsible table and seat”, U.S. Pat., 1823484 (9/15/1931)
    [22] A. L. Austin, “Collapsible combination bench and table”, U.S. Pat., 2897876 (8/4/1959)
    [23] K. H. Wilson, “Nestable combination table and bench structure”, U.S. Pat., 3028197 (4/3/1962)
    [24] D. A. Haunost, “Convertible table-bench”, U.S. Pat., 3061369 (10/30/1962)
    [25] William C. Jones, “Fording table and seat apparatus”, U.S. Pat., 4111482 (9/5/1978)
    [26] Edwin Nikitits, Jean G. Demers, “Combined fording table and seat assembly”, U.S. Pat., 4131311 (12/26/1978)
    [27] Joseph Giambaivo, “Fording picnic table”, U.S. Pat., 4249773 (2/10/1981)
    [28] Reuben P. Kodet, “Lock release for fording table”, U.S. Pat., 4606575 (8/19/1986)
    [29] Jae K. Yoo, Moo W. Choi, “Portable table”, U.S. Pat., 4653804 (3/31/1987)

    [30] Stanko Saraka, Robert Saraka, “Fording table mechanism”, U.S. Pat., 4700987(10/20/1987)
    [31] Moo W. Choi, “Portable table”, U.S. Pat., 4826244 (5/2/1989)
    [32] Chul H. Sakong, “Fording table and seat assembly”, U.S. Pat., 4883314 (11/28/1989)
    [33] Dong-Sup Song, “Portable Leisure table having collapsible seating structure”, U.S. Pat., 5029938 (7/9/1991)
    [34] Willis Ray Williams, “Collapsible table and chair apparatus”, U.S. Pat., 5683135 (11/4/1997)
    [35] James W. Frobose, Timothy J. Critton, “Convertible bench table with magnetic locks”, U.S. Pat., 7226125 (6/5/2007)
    [36] 黃啓三,新產品設計,修定一版,全華科技圖書股份有限公司,台北,2005。
    [37] 顏鴻森,機械裝置的創意性設計,初版,台灣東華書局,台北,民95。
    [38] 顏鴻森,機構學,第二版,台灣東華書局,台北,民88。
    [39] 余志成、林其禹、莊華益、曾垂拱、黃世欽、蔡高岳、鄧昭瑞,機械系統設計,初版,高立圖書,台北,民91。

    [40] 實威科技股份有限公司,Cosmosworks電腦輔助工程分析-入門篇Designer,初版,全華圖書,2007。
    [41] 實威科技股份有限公司,Cosmosworks電腦輔助工程分析-進階篇Professional,初版,全華科技圖書股份有限公司,台北,2007。
    [42] Jasbir S. Arora, Introduction to optimum design, Elsevier’s Science & Technology Rights Department, 2nd, 2004
    [43] 江洪等,Solidworks動畫演示與運動分析實例解析,第一版,機械工業出版社,北京,2005。
    [44] 傅增棣、虛擬原型工作小組編著,電腦輔助工程設計-Adams基礎應用手冊,第一版,高立圖書,台北,2004。
    [45] George Lindfield, John Penny,黃俊民編譯,數值方法-使用Matlab程式語言,第二版,全華科技圖書股份有限公司,台北,2001。
    [46] Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston Jr,蘇金佳譯,應用力學-靜力學,第六版,台灣東華書局,台北,1998。
    [47] Arthur G. Erdman, George N. Sandor,陳正光、徐正會譯,機構學設計:分析與合成,初版,台灣東華書局,台北,民85。
    [48] 龔璟編譯,人體尺度與設計空間,博遠出版,台北,民85。
    [49] 張一芩著,人因工程學,揚智文化,台北,民87。

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