臺灣博碩士論文加值系統

現今自行車上的電子化配備件愈趨多樣及成熟，尤其是電動變速系統、避震阻尼自動調整系統等，這一類的電子系統通常需要車輪、曲柄轉速偵測元件、避震器運作偵測元件，而現有的轉速偵測元件大多為磁性、光學感測器，而避震器運作偵測元件則以加速度規為主。
本研究首先探討現今專利應用於自行車上之各種感測裝置系統，應用TRIZ創意解題理論，分析欲加以改善之參數以及可能會造成矛盾之工程參數，查詢矛盾矩陣，嘗試提出一系列以力學感測為基礎的轉速及位移偵測元件，以應變規進行前叉避震器之行程偵測，並以特殊機構設計得以同樣利用應變規進行曲柄轉速、車輪轉速之偵測，其構造單純拆裝簡易，適合售後改裝市場由用戶自行配裝；本研究過程中採用CAD進行設計建模，並以CAE軟體進行其應力及應變分析，以3D列印實際製作出原型，搭配自行設計之微控制器及訊號擷取模組，設計實車靜態實驗，以驗證其可行性。

Nowadays electronic equipment on bicycles is becoming more various and complete, such as electric speed variator system, shock damping automatic adjusting system. Electronic systems of that kind typically require wheels, chainwheel speed detecting elements, quake absorber operation detection components. Most of the existing speed detection elements are magnetic and optical sensors, And the quake absorber operation detection components are mainly relying on acceleration.
In this research investigate the various sensor systems has been patented for use in bicycles. Applying TRIZ problem solving theory,Analyze the parameters to be improved and the parameters that may cause contradictions. According to the contradiction matrix,try to propose a series of speed and displacement detection components based on mechanics sensing, to carry out the travel detection of the front shock absorber by strain gauge, and to use the strain gauge to detect the speed of large chainwheel and wheel speed in mechanism design.The construction is simple to disassemble and install, applicable to after-sales modification market and user self-modified.
In this research we use CAD(Computer Aided Design) for designing prototype and make use of CAE(Computer Aided Engineering) for analysing its stress and strain. Making prototype by 3D printer, we test and verify the feasibility of the detecting sensors with the Arduino controller and digital signal interceptor which are designed by ourselves

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 研究動機與目標...1
1.2 文獻回顧...2
1.2.1 TRIZ創新理論...2
1.2.2 自行車輪轉速計...3
1.2.3 自行車用力學感測器...4
1.2.4 應變規...4
1.3 論文架構...5
第二章 研究方法...6
2.1 創新解題法TRIZ...6
2.1.1 導入TRIZ矛盾矩陣...7
2.1.1.1 欲改善參數「方便性」之矛盾矩陣...7
2.1.1.2 欲改善參數「裝置複雜性」之矛盾矩陣...8
2.1.2 發明原彙整及應用...10
第三章 機構設計與分析...11
3.1 軟體介紹...11
3.2 整體設計流程...11
3.3 元件命名...12
3.4 曲柄轉速感測裝置...12
3.4.1 曲柄轉速感測裝置裝配位置...12
3.4.2 曲柄轉速感測機構...13
3.5 前輪轉速感測裝置...13
3.5.1 前輪車速感測機構...13
3.6 避震器感測裝置...13
3.6.1 裝配位置及參考元件建模...13
3.6.2 感測機構...14
3.6.3 避震感測固定裝置(上部)...15
3.6.4 避震感測固定裝置下部...15
3.7 有限元素分析...15
3.7.1 應力分析設定...15
3.7.1.1 應變規參數...15
3.7.2 曲柄轉速感測元件(113)分析...16
3.7.3 前輪車速感測元件...16
3.8 前叉避震器感測裝置...16
3.8.1 上方馬達座靜力分析...17
3.8.2 分析結果整理與討論...18
第四章 原型機實作...19
4.1 硬體介紹...19
4.1.1 微控制器...19
4.1.2 應變規感測器...20
4.1.2.1 應變規黏貼方式...20
4.1.3 訊號放大模組...21
4.1.4 前輪車速驗證裝置...21
4.2 軟體架構...22
4.2.1 Arduino 程式撰寫...22
4.3 原型實體製作...23
第五章 實驗結果分析與討論...24
5.1 前叉避震器伸縮位移實驗環境介紹與實驗流程...24
5.1.1 負載實驗環境介紹...24
5.1.2 位移實驗裝置介紹...25
5.1.3 實驗流程...27
5.1.4 實驗結果與討論...28
5.1.5 負載測試實驗討論...33
5.1.6 位移測試實驗討論...35
5.1.7 前輪轉速感測器及曲柄轉速感測器...36
第六章 結論與未來研究方向...38
6.1 結論...38
6.2 未來展望...38
參考文獻...39
附錄一...41
TRIZ39項工程參數之定義...41
附錄二...44
40項發明原則...44
Exendedt Abstract...45

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