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研究生： 陳家典
Jia-Deen Chen
論文名稱： 碟式煞車整體穩定性之理論分析與人因工程測試
The Stabilities and Ergonomics of the Bicycle with Disk Brake
指導教授： 蕭德瑛 博士
Dr. Dein Shaw
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年： 2002
畢業學年度： 90
語文別： 中文
論文頁數： 160
中文關鍵詞： 自行車 、碟煞穩定性 、人因工程
外文關鍵詞： Bicycle, Disk break, Human Factor Engineering, Ergonomics, Stability
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    • 摘要
    科技文明的發展不斷地日新月異，經驗的累積傳承是我們向上提升與突破之基本理念，由於現今生活與工作的繁忙而假日的休閒踏青就顯得額外的重要，在享受自然景象與美好風光之際，而自行車便是我們最踏實的休閒工具了，基於此種理念的激發，本論文—『碟式煞車之整體穩定性分析與人因工程測試』將滿足現代人對於物質生活的要求，而著重於騎乘碟煞自行車於煞車暫態下之舒適穩定性與人因工程之考量，以增加整體腳踏車的結構讓人體感到舒適穩定性之要素。

    本論文之主體共分成六章，第一章（簡介）包含了文獻回顧與研究方法，係針對本論文之研究方向與先進所研究之期刊、論文作一扼要之回顧與說明，並將本論文研究之方法作一簡要之敘述。第二章（建立簡化之人體與碟煞車體幾何模型）則是以多體機械系統之概念，建立人體與碟煞車體模型，並將人車整體以體元件、連接元件及力量元件等三種要素互相結合而成來傳達元件間相對運動之機械系統，並進行整體模型之物理符號與座標系定義。第三章（分析數學理論模型）係針對本論文所需應用之理論背景做一簡扼的編敘並加以推導分析。第四章（測試平台與實驗方法）則是將實驗平台架設與實驗之方法，以及儀器使用之規範作簡明的描述。第五章（實驗結果與評估）是對實驗進行測試完成之各項數據與問卷資料作歸納性之討論與評估。第六章（結論與建議）是對本研究作扼要性之結論與建議以提供未來有志於此研究者與碟式煞車設計廠商一有用之資訊。

    目錄 第一章 簡 介……………………………………………………….…….1 1.1 前言……………………………………………………………………...………..1 1.2 文獻回顧……………………………………………..…………………….……..2 1.3 研究方法…………………………………………………………………….…....4 第二章 建立簡化之人體與碟煞車體幾何模型………....5 2.1 人體與碟煞車體幾何模型……………………………….…………………..…..5 2.2 人體與碟煞車體整體模型之物理符號………….…………………………..…..8 2.3 人體與碟煞車體模型座標系定義………….…………………………………..12 第三章 分析數學理論模型………….………...…………………..16 3.1 人體與碟煞車體模型之動態分析………….…………………………………..16 3.2 人體與碟煞車體模型之動態分析………….…………………………………..26 3.3 人體與碟煞車體模型之穩定性分析………….………………………………..39 第四章 測試平台與實驗方法….………………………………...42 4.1 建立測試平台之目的….………………………………………………………..42 4.2 人體與碟煞車體測試平台之元件….……………………………………….….42 4.3 實驗之各參數基本假設………………………………………………….….….50 4.4 人因工程測試問卷……………………………………………………….….….50 4.5 實驗流程規劃………………………………………………………………..….51 第五章 實驗結果與評估………………………………………...….52 5.1 身體各部位之受力分析……………………………………………………..….53 5.2 煞車暫態之偏擺分析………………………………………………………..….57 5.3 煞車效能分析………………………………………………………………..….58 5.4 問卷效能分析………………………………………………………………..….61 5.5 理論與實驗值之比較………………………………………………………..….62 第六章 結論與建議…………………………………………….…..….65 參考文獻………………………………………………………………………..68 附錄1 人體與碟煞車體整體模型之各位置向量、速度向量、位能、動能與雷利消散函數等對照表………………….....….70 表1 – 1 人體與碟煞車體從前輪P點至各桿件之位置向量對照表…………...….70 表1 – 2 人體與碟煞車體從廣義座標原點O至各桿件之位置向量對照表.…..….71 表1 – 3 人體與碟煞車體之彈力位能與相關參數對照表...……………………....72 表1 – 4 人體與碟煞車體之重力位能與相關參數對照表.………………………..73 表1 – 5 人體與碟煞車體從前輪P點至各桿件之速度向量對照表.……………...74 表1 – 6 人體與碟煞車體從廣義座標原點O至各桿件之速度向量對照表…...….75 表1 – 7 人體與碟煞車體各質點之移動動能對照表.……………………………..76 表1 – 8 人體與碟煞車體各質點之轉動動能對照表.……………………………..77 表1 – 9 人體與碟煞車體整體模型之雷利消散函數對照表.……………………..78 表1 – 10 人體與碟煞車體從廣義座標P f →原點O至各摩擦力接觸點之位置向量對照表………………………………………………………………………………..79 表1 – 11 人體與碟煞車體從廣義座標P f →原點O至各摩擦力接觸點之虛位移對照表.………………………………………………………………………………….80 表1 – 12 人體與碟煞車體受摩擦力所造成之虛功對照表.……………………....81 附錄2 人體與碟煞車體整體模型物理符號之數值…………..82 附錄3 人體與碟煞車體模型之靜態與動態方程式求解…....83 附錄3 – 1 靜態分析…………………………………………………...…………....84 附錄3 – 2 動態分析. …………………………………………………….…...….....86 附錄3 – 3 穩定性分析………………………………………….……………...…...93 附錄4 參考資料…………………………………….……….…………...….105 附錄 4 – 1 測試車選用之煞車器相關資料.………………………...………...….105 附錄 4 – 2 LabView程式儀表控制圖…………….……………………………….106 附錄 4 – 3 LabView程式方塊圖…………….…………………………………….107 附錄 4 – 4 受測者身體各部位資料…………………………………………...….108 附錄 4 – 5 碟式煞車整體穩定性之人因工程測試問卷……………...……….....109 附錄 4 – 6 測試平台使用方法……………………………………………….…...117 附錄5 實驗結果……………………………………………………..….…...119 附錄5–1 I測試車於柏油路與砂石路面之測試數據……………………...…...119 附錄5–2 I測試車於柏油路與砂石路面之人體各部位受力與偏擺圖………..121 附錄5–3 II測試車於柏油路與砂石路面之測試數據……………………..…..137 附錄5–4 II測試車於柏油路與砂石路面之人體各部位受力與偏擺圖………138 附錄5–5 I,II測試車於斜坡柏油路面之測試數據………………………....…..144 附錄5–6 I,II測試車於斜坡柏油路面之人體各部位受力與偏擺圖....………..145 附錄5–7 問卷統計結果…………………………………..……………..…...…..149 附錄5 – 8 問卷統計結果………………………………………….…………..…..157

    參考文獻
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