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參加 2006 SAE 年會 - 與會心得報告

參加 2006 SAE 年會 - 與會心得報告. 臺灣大學機械工程系所 黃元茂教授 2007-01-08. 會議時間 : 95 年 4 月 3 日 至 95 年 4 月 6 日 會議地點 : Cobo Center, Detroit, Michigan, USA. 一 . 美國自動工程學會 2006 世界會議與研討會. 專題演講與討論 有關自動工業之創新、混合動力車、各式引擎、能源、安全、車輛電子化、奈米化、廢氣排放與環境、動力與傳動系統、材料與測試 有超過千篇論文發表，共同分享研究資訊與活動.

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參加 2006 SAE 年會 - 與會心得報告

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  1. 參加2006 SAE年會-與會心得報告 臺灣大學機械工程系所 黃元茂教授 2007-01-08

  2. 會議時間: 95年 4 月 3 日 至 95年 4 月 6 日 • 會議地點: Cobo Center, Detroit, Michigan, USA

  3. 一. 美國自動工程學會2006世界會議與研討會 • 專題演講與討論 • 有關自動工業之創新、混合動力車、各式引擎、能源、安全、車輛電子化、奈米化、廢氣排放與環境、動力與傳動系統、材料與測試 • 有超過千篇論文發表，共同分享研究資訊與活動

  4. 二、重點整理混合動力車輛與煞車A. 混合動力車輛 • 全球面臨環境危機、暖化與石化燃料減少等問題 • 1. 混合系統定義 • 一個系統有混合兩個或以上推動之工作原理 • 系統將依許多因素而定，例如駕駛環境、車輛速度和所需之駕駛性能與駕駛舒適

  5. 2. 發展 • 1997 Toyota - 可謂為世界混合動力車之領導者 • 世界第一量產混合動力客車出現於市場上 • Pirus • 零化 - 朝向對環境零負衝擊、零事故與零交通阻塞 • 最佳化 - 致力於增進舒適、趣味與刺激 • 2003年以來 • 有顯著上升的環保、性能與行駛表現

  6. 3. 混合系統之分類 • 分為三大類:串聯混合系統、並聯混合系統、串聯與並聯混合系統 a. 串聯混合系統 • 一個引擎帶動一個發電機，產生與提供電力到馬達，帶動輪子，動力輸出到輪子是串聯 • 優點:能維持低之排放廢氣 • 缺點:需相當大與重之電 池，故會影響車輛之 表現與燃料經濟

  7. b. 並聯混合系統 • 引擎與馬達帶動輪子，動力輸出到輪子為並聯 • 利用調整馬達作為發電機，充電電池 • 此電池之電力用以帶動輪子 • 優點:結構簡單 • 可維持高效率 • 缺點:不能同時馬達帶動 輪子又充電，因為只 有一個馬達 熱機時導至高廢氣排 放

  8. c. 串聯與並聯混合系統 • 引擎之動力經動力分配器分為二 • 其一為輸出軸聯結到馬達 • 另一則聯結到發電機，充電電池 • 動力同時從引擎與馬達輪子 • 同時用發電機產生電 • 優點:高效率 　　　 不需一個大與重之電池 　　 若有需要，系統之馬達能帶 動輪子 　　 有穩定與最佳之引擎操作 　　 有甚低之廢氣排放 目前之主流:內燃機引擎和電動馬達混 合系統 依其輔助動力與電壓分為兩類：低電壓 與高電壓

  9. 4. 研究主題 a. 各種混合動力車 • 4x4 Hybrid • Mild Hybrid • Diesel Hybrid • Hybrid Synergy Drive • Fuel Cell Hybrids b. 動力控制器 • 用低電流提供動力於馬達可增加效率 • 動力等於電壓乘以電流 • 若馬達所需之動力保持不變,電壓提高一倍，電流則可降低為一半 • 所產生之熱損失為電流之平方乘於電阻 • 若電阻保持不變，則動能損失為熱可以減少為四分之一，效率因而提高

  10. c. 混合變速器 • 沒有離合器或扭力轉換器 • 有無數變化之變速比 • 不論引擎停止或運轉，車輛停止或移動皆可用 • d.混合電池與應用於汽車超級鋰離子電池 • e. 燃料電池之低溫操作 • f. 改善燃料的經濟效率與操控性 • g. 降低COx之發生 • 汽油引擎必須改造 • Honda正用可變汽缸管理與可變之壓縮比之技術 • h. 降低NOx之排放 • i. 氫氣之使用

  11. j. 安全系統 • k. 最佳效率 • l. 增加或回收再生能源，減輕重量 • m. 並聯式混合電力車的速度與節氣閥位置 的預測 • n.電動起步 • o. 並聯運作與煞車發電

  12. B. 煞車 • 1. 研究主題 a. 轉子鑽孔對煞車性能之效應 b. 濕煞車能力與煞車磨損率 c. 增加來令片緊抓轉子 d. 有孔與無孔之性能，煞車之能力、冷卻、損毀 e. 來令片材料與孔互相作用對煞車性能之影響 f. 孔對單一來令片材料之效應 g. 煞車冷卻性能 h. 降低煞車轉子溫度，減少煞車損壞與熱抖振 i. 煞車系統與環境之改變對煞車之影響 j. 煞車碟盤設計與材質對共振頻率與熱撓度之效應

  13. 三、 本人發表之文章 • 標題: • 煞車碟盤設計參數對冷卻表現之研究 • Analytical Study of Design Parameters on Cooling Performance of a Brake Disk • 獲SAE2006主席之一認知狀，作為永久之記念

  14. A. Introduction disk pad long vane long vane short vane Schematic drawing of disk brake

  15. 1. Operation • a. vehicle • b. brake • c. friction • d. high temperature • e. braking performance • 2. Surface condition • a. discontinuous contact • b. non-uniform pressure • 3. High cost of measurement • a. temperature distribution • b. thermal state

  16. 4. Purpose • a. study effect of design parameters • * such as disk dimensions and boundary conditions • b. simulate thermal effect by utilizing CAE • *analyze temperature distribution • c. model dimensions can be revised to reduce cost of testing

  17. B. Method • 1. Generate disk model • 2. Establish three-dimensional finite element model • 3. Simplify model with assumptions • 4. Use operating conditions • 5. Consider boundary conditions

  18. C. Result • Using ANSYS may generate a default finite element model

  19. auto mashed grid points of original brake B

  20. darker area stands for higher temperature unit: oC brake model B

  21. Compare various models • a. effects of supporting portion and fillet radius on thermal sensitivity • b. five models including original brake model B are constructed • *similar to brake disk A of which data is available for comparison

  22. highest temperatures of various disks versus time

  23. highest temperatures of various disks versus stop

  24. highest temperature of various disks • *deviation of temperature calculated and reference is about 6% • - deviation is acceptable • - reason is different boundary conditions • - experimental equation may generate certain error • *occurs at middle location of disks

  25. effect of changing thickness of support portion on temperature of brake is insignificant SAE2006-01-0692

  26. effect of changing fillet radius on temperature of brake is significant • *lower about 30oC SAE2006-01-0692

  27. D. Conclusion • 1. This analysis provides temperature distributions for various brake disks • 2. Results are compared and show good agreement with available data • 3. Calculated results are acceptable • 4. Model can be used as a design tool for designing brake disks

  28. 四、展示會 • 研討會與展示期中，有許多廠商參展 • 展示很多新設備與新設計之產品

  29. 五、 Micro-Baja車輛設計競賽 1. 參賽者將市售之遙控車輛修改 • 行駛於設計之全部路程 • 修改之車輛需通過性能與設計等比重之兩種競賽 2. 性能競賽為計時，行駛於彎曲之各種狀況路面，包含斜坡、水澤、沙灘和石堆 3. 此對學生為非常好之機會，手動實作，學習工程原理、設計概念、問題解決與團隊合作 4. 此為SAE底特律區利用此大會主辦，參加之學校只為臨近地域性之學校，也只有十八輛學生所設計之車輛參加競賽

  30. 六、與會心得 • 此次參加研討會增加了解世界研究之潮流與方向 • 獲取許多最新之知識 • 參觀廠商之展覽，增加許多新產品之概念 • 獲益良多 • 對自己將來之研究更有鼓舞之作用 • 會議帶給主辦者直接與間接之經濟利益 • 包含參與者之費用、住宿、飲食與其它旅行之支出，稅收與增加工作機會

  31. 七、 建議 • Micro-Baja車輛設計競賽對學生為非常好之機會 • 只要有廠商或政府相關單位願意提供經費贊助 • 相信在臺灣必能哄動 • 鼓舞學生之創意 • 我們應能作得更好，只要我們願試 • 應多多鼓勵國內各機構舉辦類似之研討會，不但出名，且又實惠 • 希望能有更多之經費，獎勵與補助出國參加研討會，以了解世界研究之潮流與方向，獲取最新之知識

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