臺灣博碩士論文加值系統

在自行車的主要構造中，鏈輪與鏈條是最為重要的組件，在換檔過程中，未適當切削的鏈盤齒型可能會造成鏈條在上下鏈時與鏈盤產生摩擦與碰撞，進而影響到動力傳導的流暢度與成功上鏈。本研究透過上鏈過程中的鏈結位置來計算出上鏈點間距，並運用RecurDyn 動態模擬分析，探討飛輪鏈盤之間裝配位置對後飛輪的換檔順暢度的影響，以得到較佳的上鏈點間距，且利用非圓形鏈盤，來比較不同前鏈盤對後飛輪上鏈的影響。在實驗中透過調整後輪阻力值，來模擬實際騎乘路面及爬坡，經由曲柄式功率計來得出不同參數設定下之扭力數據，以驗證模擬分析結果，結果顯示在 10.5~11.5mm 的上鏈點間距範圍設計上鏈點，將使換檔上鏈更為快速且順暢。

In the main structure of the bicycle, the sprocket and the chain are the most important set. During the shifting process, the tooth shape of the sprocket that has not been properly cut may cause friction and collision with the sprocket when the chain is up and down shifting, which in turn affects the smoothness of power transmission and the successful down shifting. In this study, the distance between the down shifting points is calculated through the position of link in the down shifting process. And the dynamic simulation analysis of RecurDyn is used to investigate the optimum distance between the down shifting points for shifting smoothness, so as to obtain a better speed-up. The use of non-circular sprocket is used to compare the impact of different front sprocket on the down shifting. In the experiment, the resistance value of the rear wheel is adjusted to simulate the actual riding road and climbing, and the torque data under different parameter settings are obtained through the crank power meter to verify the simulation analysis results. The results reveal that the down shifting point spacing range is designed in the range of 10.5~11.5mm, which will make the down shifting faster and smoother.

摘要...i
Abstract...ii
誌謝...iii
目錄...iv
表目錄...vi
圖目錄...vii
第一章 緒 論...1
1.1前言...1
1.1.1自行車作動原理...1
1.2研究動機...3
1.3文獻回顧...3
1.4論文架構...4
第二章 變速理論及齒型專利分析...5
2.1變速原理...5
2.2鏈條與齒型介紹...6
2.2.1滾子鏈...6
2.2.2鏈輪齒型...8
2.3齒型專利分析...9
2.3.1中華民國專利公告 #TWI690458B [17]...10
2.3.2中華民國專利公告 #TWI583876B [18]...11
2.4飛輪組裝上鏈點間距...13
第三章 模型建構...18
3.1軟體介紹...18
3.1.1 SolidWorks...18
3.1.2 RecurDyn...18
3.2飛輪齒型設計...18
3.3模擬設定...23
3.3.1邊界條件...23
3.3.2輸入條件...26
第四章 模擬分析與實驗驗證...31
4.1 模擬分析...31
4.1.1上鏈點間距...34
4.1.2非圓形大鏈盤切線角度...36
4.1.3有無齒型修型...37
4.1.4分析結果比較...40
4.2 實驗驗證...46
4.2.1實驗設備介紹...46
4.2.2實驗規劃...49
4.2.3量測方法...49
4.2.4量測結果...52
第五章 結論與未來展望...59
5.1結論...59
5.2未來展望...60
參考文獻...61
Extended Abstract...63

[1]巴斯桄年(2017) 【小辭典】公路車零件圖解，https://cycling.biji.co/index.php?q=news&act=info&id=94316。
[2]Wang, C.C., Tseng, C.H., and Fong, Z.H. ,1996, “A Method for Improving Bicycle Shifting Performance,” International Journal of Vehicle Design, Val. 17(5), pp. 100-117.
[3]Kidd, M. D., Loch, N. E., and Reuben, R. L. ,1999, “Experimental Examination of Bicycle Chain Forces,” Experimental Mechanics, 39(4), 278-283.
[4]Naji, M. R. and Marshek, K. M. ,1983, “Analysis of Sprocket load Distribution,”Mechanism and Machine Theory,18(5), pp. 349-356.
[5]Wang, Y. and Zheng, Z., and Zhang, G. ,1988, “A Study on Jumping-Over-Teeth Phenomenon in Roller Chain Drive,” Transactions of the ASME Journal of Mechanical Design, 112, pp. 569-574.
[6]Freudenstein, F. and Chen, C. K. ,1991, “Variable-Ratio Chain Drives with Noncircular Sprockets and Minimum Slack-Theory and Application,” Journal of Mechanical Design, 113,99. 253-262.
[7]蔡承甫，1993，“自行車後變速系統鏈條上鏈之數學模式與齒型設計”，國立清華大學動力機械工程研究所，碩士論文。
[8]簡世鴻，1994，“自行車後變速系統上鏈過程之力學模式與齒尖切削”，國立清華大學動力機械工程研究所，碩士論文。
[9]林勢敏，1995，“自行車後變速系統上下鏈齒形合成設計”，國立清華大學動力機械工程研究所，碩士論文。
[10]王傳承，1993，“自行車變速器飛輪組之齒形最佳化研究”，國立交通大學機械工程研究所，碩士論文。
[11]徐百祥，1995，“自行車後飛輪齒形輪廓線之最佳化設計”，國立交通大學機械工程研究所，碩士論文。
[12]馬應智，2017，“自行車前鏈輪上鏈之系統設計與機率分析”，國立中興大學機械工程學系，博士論文。
[13]王衍凱，2021，“自行車後變速器設計與飛輪之鏈盤齒型對動態特性的影響”，國立虎尾科技大學機械與機電工程碩士班，碩士論文。
[14]Kettentechnik Roeder GmbH，ROLLER CHAINS ，https://kettentechnikroeder.de/en/baugruppen/2-uncategorised/22-roller-chains.
[15]小栗富士雄，小栗達男，2012，標準機械設計圖表便覽增訂五版，眾文圖書。
[16]Reamonn, R. ， 2019 ， Oval Chainrings Explained (Why You Need One!) ，https://www.worldwidecyclery.com/blogs/worldwide-cyclery-blog/oval-chainringsexplained-why-you-need-one.
[17]Tsuyoshi, F.，2015，“自行車鏈輪”，中華民國專利公告第 TWI690458B 號。
[18]Markus, R. Raymond, F., and Henrik, B.，2012，“腳踏車鏈環、腳踏車曲柄齒盤、及腳踏車傳動系統”，中華民國專利公告第 TWI583876B 號。
[19]Shingo, N. and Tsuyoshi, F.，2015，“自行車後鏈盤”，中華民國專利公告第TWI627100B 號。