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系統識別號 U0002-3108202013041500
中文論文名稱 雙輸入車輪馬達機構與單向離合器整合設計
英文論文名稱 Integrated Design of Dual Input Wheel Hub Motor Mechanisms And One-Way Clutches
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 108
學期 2
出版年 109
研究生中文姓名 王子文
研究生英文姓名 Tzu-Wen Wang
學號 607370284
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2020-07-01
論文頁數 132頁
口試委員 指導教授-陳冠辰
委員-劉昭華
委員-陳羽薰
中文關鍵字 雙輸入車輪馬達  機構設計  單向離合器  整合設計 
英文關鍵字 Dual input wheel motor  mechanism design  one-way clutch  integrated design 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本研究以NSK雙輸入車輪馬達為設計目標,對其進行拓樸構造分析、速比分析,歸納設計需求與限制。依據顏氏創意性機構設計方法,完成一般化、數目合成、特殊化及具體化步驟,共合成出34種新型設計。其後將單向離合器整合加入雙輸入車輪馬達,取代制動器。訂定馬達的操作模式,包含原始設計中的M1 mode與Combine mode,並對其操作模式進行速比分析、扭矩分析與功流分析,實現無制動器的新型設計。此外,列出馬達獨立輸入與否的特性,找到更多符合需求的創新設計。
英文摘要 In this study the NSK dual input wheel motors are used as a benchmark to perform topology analysis and speed ratio analysis. The design requirements and limitations are concluded to meet the topology characteristics. Based on Yan's creative mechanism design methodology, a total of 34 new designs are synthesized after the process of generalization, number synthesis, specialization and particularization. One-way clutches are integrated into the dual-input wheel motor to replace the brake. The operation modes of the NSK motor, including M1 mode and Combine mode in the original design are obtained. Speed ratio, torque, and power flow of each types is analyzed. In addition, the characteristics whether the motor is independently input or not are listed for designers to choose for actual use.
論文目次 目錄
第1章 前言 1
1.1 研究動機 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究目的 7
1.4 論文架構 8
第2章 歷史沿革及系統分類 9
2.1 歷史沿革 9
2.2 系統分類 13
2.3 小結 16
第3章 現有設計 17
3.1 行星齒輪系 17
3.2 構造分析 18
3.3 動力分析 20
3.4 小結 24
第4章 概念設計 25
4.1 數目合成 27
4.2 構造合成 28
4.2.1 車輪馬達之設計需求與限制 29
4.2.2 特殊化 30
4.2.3 具體化 35
4.2.4 馬達配置 37
4.2.5 一般離合器與單向離合器 40
4.3 小結 40
第5章 檔位及齒數設計與動力分析 41
5.1 檔位設計 41
5.1.1 雙獨立輸入操作模式 41
5.1.2 馬達2非獨立輸入 43
5.2 齒數設計 45
5.2.1 齒數限制 46
5.2.2 行星齒輪齒數限制 46
5.3 動力分析 49
5.3.1 制動兩個行星齒輪系之速比及扭矩分析 49
5.3.2 制動一個行星齒輪系 90
5.3.3 小結 108
第6章 結論與建議 113
6.1 結論 113
6.2 建議 114

圖目錄
圖 1 1 Toyota HSD first generation 3
圖 1 2 Toyota HSD first generation原理 3
圖 1 3 Toyota HSD second generation 4
圖 1 4 Toyota HSD second generation原理 5
圖 1 5 General Motor, Two-mode, input-split, parallel, hybrid transmission 5
圖 1 6 NSK車輪馬達機構 6
圖 1 7 論文架構 8
圖 2 1 世界上第一輛電動車 9
圖 2 2 第一台可充電換電的電動車 10
圖 2 3 由Ferdinand Porsche發明之車輪馬達 10
圖 2 4 Lohner-Porsche車型 11
圖 2 5 NSK車輪馬達 12
圖 2 6 Tesla model S鋰離子電池純電動車 13
圖 2 7 Toyota Prius油電混合動力車 14
圖 2 8 Honda Accord插電式混合動力 14
圖 2 9 理想智造ONE增程式電動車 15
圖 2 10 Toyota Mirai燃料電池電動車 15
圖 3 1 NSK車輪馬達雙輸入模式 17
圖 3 2 NSK車輪馬達之拓樸構造矩陣 18
圖 3 3 一般化運動鏈 20
圖 3 4 NSK馬達M1馬達作動 21
圖 3 5 NSK馬達Combine mode 23
圖 4 1 顏氏創意性機構設計法流程 25
圖 4 2 八桿十二接頭之可行一般化鏈 28
圖 4 3 指定地桿 30
圖 4 4 指定行星齒輪 31
圖 4 5 指定行星架 31
圖 4 6 指定旋轉接頭 32
圖 4 7 指定齒輪接頭 33
圖 4 8 具體化 36
圖 4 9 馬達配置 39
圖 4 10 單向離合器制動兩個行星齒輪系 40
圖 4 11 單向離合器制動一個行星齒輪系 40
圖 5 1 Type1機構 41
圖 5 2 Type1 M1 mode 42
圖 5 3 Type1 M2 mode 42
圖 5 4 Type1 Combine mode 42
圖 5 5 Type14-1機構 43
圖 5 6 Type14-1 M1 mode 44
圖 5 7 Type14-1 Combine mode 44
圖 5 8 Type14-1馬達2獨立輸入 44
圖 5 9 行星齒輪系幾何形狀 46
圖 5 10 Type3 49
圖 5 11 Type3實體圖 49
圖 5 12 Type3 M1 mode 50
圖 5 13 Type3 M1 mode輸出轉速 51
圖 5 14 Type3 M2 mode 51
圖 5 15 Type3 M2 mode輸出轉速 52
圖 5 16 Type3 Combine mode 53
圖 5 17 Type3 Combine mode 輸出轉速 55
圖 5 18 Type15 55
圖 5 19 Type15實體圖 56
圖 5 20 Type15 M1 mode 56
圖 5 21 Type15 M1 mode輸出轉速 57
圖 5 22 Type15 M2 mode 57
圖 5 23 Type15 M2 mode輸出轉速 58
圖 5 24 Type15 Combine mode 59
圖 5 25 Type15 Combine mode輸出轉速 61
圖 5 26 Type4 61
圖 5 27 Type4實體圖 62
圖 5 28 Type4 M1 mode 62
圖 5 29 Type4 M1 mode輸出轉速 63
圖 5 30 Type4 M2 mode 63
圖 5 31 Type4 M2 mode輸出轉速 65
圖 5 32 Type4 Combine mode 65
圖 5 33 Type4 Combine mode輸出轉速 67
圖 5 34 Type11 68
圖 5 35 Type11實體圖 68
圖 5 36 Type11 M1 mode 68
圖 5 37 Type11 M1 mode輸出轉速 69
圖 5 38 Type11 M2 mode 70
圖 5 39 Type11 M2 mode輸出轉速 71
圖 5 40 Type11 Combine mode 71
圖 5 41 Type11 Combine mode輸出轉速 74
圖 5 42 Type9 74
圖 5 43 Type9實體圖 75
圖 5 44 Type9 M1 mode 75
圖 5 45 Type9 M1 mode輸出轉速 76
圖 5 46 Type9 M2 mode 76
圖 5 47 Type9 M2 mode輸出轉速 77
圖 5 48 Type9 Combine mode 77
圖 5 49 Type9 Combine mode輸出轉速 80
圖 5 50 Type33 80
圖 5 51 Type33實體圖 81
圖 5 52 Type33 M1 mode 81
圖 5 53 Type33 M1 mode輸出轉速 82
圖 5 54 Type33 M2 mode 82
圖 5 55 Type33 M2 mode 輸出轉速 84
圖 5 56 Type33 Combine mode 84
圖 5 57 Type33 Combine mode輸出轉速 86
圖 5 58 Type14-1 90
圖 5 59 Type14-1實體圖 90
圖 5 60 Type14-1 M1 mode 90
圖 5 61 Type14-1 M1 mode輸出轉速 92
圖 5 62 Type14-1 combine mode 92
圖 5 63 Type14-1 Combine mode輸出轉速 94
圖 5 64 Type24-1 95
圖 5 65 Type24-1實體圖 96
圖 5 66 Type24-1 M1 mode 96
圖 5 67 Type24-1 M1 mode輸出轉速 97
圖 5 68 Type24-1 Combine mode 98
圖 5 69 Type24-1 Combine mode輸出轉速 99
圖 5 70 Type26-1 100
圖 5 71 Type26-1實體圖 100
圖 5 72 Type26-1 M1 mode 101
圖 5 73 Type26-1 M1 mode輸出轉速 102
圖 5 74 Type26-1 Combine mode 102
圖 5 75 Type26-1 Combine mode輸出轉速 104

表目錄
表 2 1 現行電動車種類 13
表 5 1 Type3統整 87
表 5 2 Type4統整 87
表 5 3 Type9統整 88
表 5 4 Type11統整 88
表 5 5 Type15統整 89
表 5 6 Type33統整 89
表 5 7 Type14-1統整 106
表 5 8 Type24-1統整 106
表 5 9 Type26-1統整 107
表 5 10 NSK M1 mode 109
表 5 11 Type3 M1 mode 110
表 5 12 Type3 M2 mode 110
表 5 13 Type3 Combine mode 111
表 5 14 Type14-1 M1 mode 111
表 5 15 Type14-1 Combine mode 112

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