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研究生: 陳宏明
Hong-ming Chen
論文名稱: 手術燈平衡臂之分析與開發
Analysis and Development of Balancing Arm for Surgical Operating
指導教授: 黃世欽
Shyh-Chin Huang
口試委員: 黃以玫
Yii-Mei Huang
王勵群
Li-Chun Wang
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: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 90
中文關鍵詞: 手術燈平衡臂靜平衡機構接點
外文關鍵詞: Surgical Operating, Balancing Arm, Static balancing mechanism, Contact
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  • 手術燈平衡臂之作動原理為靜平衡機構(Static balancing mechanism),而靜平衡機構乃利用彈簧以平衡物件重量之機構,在日常生活中已被廣泛應用於支撐或取放(pick and place),如監視器支撐架、檯燈與手術燈等。手術燈平衡臂之特色係在一定作動範圍內,燈體移動至任何位置,皆必須處於靜平衡狀態,如此方能正確提供工作所需。
    本研究為利用SolidWorks繪圖軟體、Matlab程式軟體與ADAMS機構動態模擬分析軟體開發手術燈平衡臂之設計流程,其主要內容包括平衡臂本體與接點機構之建立與組立、整體機構之靜平衡分析、動態模擬分析、干涉檢測與應力分析。此電腦輔助開發流程除可達到縮短手術燈平衡臂研發週期以及提高良品率之目標外,並可提升手術燈平衡臂開發設計之能力。


    摘要 I 致謝 II 目錄 III 圖目錄 VI 表目錄 XI 符號說明 XII 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 文獻回顧 8 1-3 研究目標 9 1-4 本文架構 10 第二章 平衡臂本體之設計 11 2-1 研究方法 11 2-2 機構分析 12 2-2-1 彈力作動機構之設計 13 2-2-2 高度調整機構之設計 16 2-2-3 重量調整機構之設計 19 2-2-4 平衡臂上下移動角度之設計 20 2-3 力量分析 23 2-3-1 彈力之設計 23 2-3-2 載重之設計 32 2-3-3 摩擦力之設計 35 2-3-4 平衡臂作動原理 37 2-3-5 應力分析 37 第三章 接點之設計 39 3-1 接點之介紹 39 3-2 三接點之分析 40 3-3 六接點之分析 42 3-4 堆疊式接點之設計 44 3-4-1 外刷式 44 3-4-2 內刷式 47 3-5 固定式接點結合堆疊式接點之設計 48 3-5-1 三接點結合堆疊式接點 48 3-5-2 六接點結合堆疊式接點 49 3-6 平衡臂之應用 51 第四章 電腦程式模擬分析 54 4-1 ADAMS介紹 54 4-2 模型的建構 56 4-3 拘束條件及驅動條件的定義 57 4-4 模擬分析 59 第五章 數值結果與討論 61 5-1 設計結果 61 5-1-1 設計範例一 61 5-1-2 設計範例二 63 5-2 機構動態模擬測試與分析 65 5-3 實體成品之測試與分析 68 第六章 結論與未來方向 72 6-1 結論 72 6-2 未來方向 72 附錄A 75 附錄B 78 附錄C 80 附錄D 81 附錄E 85 參考文獻 88 作者簡介 90

    [1]Nathan, R.H., 1985, ”A Constant Force Generation Mechanism,” Journal of Mechanisms, Transmissions, and Automation in Design, Vol.107, pp.508-512.
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    [5]Patent US6328458, ”SUPPORT ARM FOR SURGICAL LIGHT APPARATUS”, William R. Bell., Dennis C. Coon., Thomas M. Peterson, all of Erie, Pa., 2001.
    [6]Patent US6012821, ”SUPPORT ARM FOR SURGICAL LIGHT APPARATUS”, Gerald L. Yeaney, Raleigh., John M. Bulko, Apex, both of N.C., Frank L. Martyna, Oil City., Thomas M. Peterson, Erie, both of Pa., Michael A. Taft, Raleigh, N.C., 2000.
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    [12]林宏舜,民89,“靜平衡機構之構型設計”,國立台灣大學機械工程學研究所碩士論文。
    [13]傅增棣,2004,“電腦輔助設計-ADAMS基礎應用手冊”,高立圖書公司。
    [14]張澤厚,民79,“機械設計”,徐氏基金會出版。
    [15]黃仁明,民76,“機械元件設計”,全華圖書公司。

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