//Logo Image
作者:馬安一(2004-11-09);推薦:徐業良(2004-11-15)

防音耳罩頭帶疲勞測試機台設計製作計畫書

道道實業股份有限公司委託本實驗室設計製作「防音耳罩頭帶疲勞測試機台」。本計劃書描述「防音耳罩頭帶疲勞測試機台」的設計製作方式、所需經費、以及開發時程。測試機台將依相關國際標準測試規範設計製作,但此測試結果僅供廠商自行檢測產品之用,並不具有上市商品檢測之效力。

元智大學為學術研究單位,非生產銷售單位,故相關委託案概以研究計畫方式(非採購案方式),依據「元智大學建教合作計畫實施辦法」辦理。本計畫機台須為道道實業股份有限公司特別訂製,故相關經費估計也以訂製單一機台所需成本估算。

1.     防音耳罩頭帶疲勞測試機台設計

本機台依據澳洲∕紐西蘭標準AS/NZS STANDARD 1270:2002 ACOUSTICS- HEARING PROTECTORS設計製作(如附件),主要功用在於測試防音耳罩頭帶(headband)部份在反覆開闔狀況下是否會產生疲勞破壞。基本需求是設計一個機構來進行耳罩反覆開闔的動作,且有4個設計上所必須達到的要求:

(1)   在反覆開闔動作中左右耳罩間的最近距離為25mm,最遠距離為200mm

(2)   耳罩反覆開闔次數不得低於1000次。

(3)   耳罩反覆開闔的頻率為10~12次∕分鐘。

(4)   測試時需防止耳罩脫落。

除前述反覆開闔功能需求外,長時間使用(如每日開闔一萬次以上)的可靠度也是設計考慮重點。如附件所示,此項標準中提供一參考機構圖,圖1為此參考機構之3D示意圖。此參考機構係利用利用一顆轉速約12rpm的減速馬達當作動力源,配合與曲柄滑塊四連桿機構,將旋轉動作轉換成水平方向的反覆開闔動作。此設計機構較複雜,所需空間較大,機構可靠性也較難維持。

1. 曲柄滑塊四連桿機構設計

本計畫希望利用兩顆步進馬達或者是RC伺服馬達帶動齒條,並且透過單晶片與程式去控制其正反轉,分別去驅動左右兩耳罩同步做反覆開闔運動,如圖2所示。此設計概念可以省去複雜的連桿機構,只需將馬達動力經過齒條一次傳動後轉換成水平方向的往復推力,空間利用上也較為簡單,加上單晶片的計算及顯示功能,開闔位置控制較為精確,且可提供一表頭,明確顯示測試進度(目前反覆次數)。道道實業股份有限公司並要求開合時最大距離可操作者調整以符合不同市場之規範,此功能亦將經由單晶片控制達成。

2. 雙馬達驅動設計

除了模擬開闔動作之外,本機台另一設計重點是耳罩的固定的方式,主要功能是要讓耳罩在模擬過程中,保持一定的穩定度,不致鬆脫、掉落,且必須考慮到不同耳罩護蓋有大有小,而頭帶可能是單叉式或雙叉式。

34為固定耳罩機構的概念設計,採用機械式扣合方式夾緊耳罩,基座在下方,不至干涉頭帶,以彈簧扣及黑色海綿墊配合兩側螺栓夾緊耳罩護蓋,可適應不同耳罩護蓋尺寸。

     

3. 耳罩固定機構設計概念

4. 耳罩固定機構動作示意圖

2.     計畫時程及經費

本計畫預計以四週時間完成機台設計製作,以二週時間作每日連續一萬轉以上長期測試與修正,以確保機台可靠性。本計畫完成後將提供道道股份有限公司測試機台一具、設計原理說明文件及使用手冊若干份、並提供安裝與維護等相關技術支援。表1為本計畫防音耳罩頭帶疲勞測試機台所需材料及元件成本,及其他經費預估。

1. 防音耳罩頭帶疲勞測試機台經費預估

項目

備註

預估經費

主體結構

機台硬體元件訂製

 

相關元件

馬達、單晶片、電子元件

 

材料成本小計

人事費用

比照國科會計畫標準,

教授帶領一位碩士班研究生與二位大學部學生工作六週

 

雜支

印刷、工具、運送等

 

學校管理費

依本校規定,前項經費之15%

 

 

總計

 


附件:AS/NZS STANDARD 1270:2002 ACOUSTICS- HEARING PROTECTORS

A flexing device shall be used that generates a movement between two plates. An example is show in Figure 3.4.

The cups/headband shall be set to the mid-point of the range of their adjustment. If the cups/headband setting tends to change, the adjusted position shall be secured, for example, by means of adhesive tape. Such means shall not interfere with the normal pivoting of the cups on the headband.

Place the earmuffs onto the apparatus and secure the cups to the plates in an appropriate way, for example using elastic bands.

NOTE: For helmet mounted earmuffs it may be necessary to support the helmet shall.

Adjust the minimum separation of the plates to correspond with the face state separation of the earmuff cushions, or to 25 mm, whichever is the greater.

Adjust the maximum separation of the plates to 200 ±5 mm.

Cycle the earmuffs between the minimum and maximum separations for 1000 cycles at a rate of 10 to 12 cycles per minute.

NOTE: Ensure that throughout the test no part of the headband touches any object that will interfere with its mechanical action.

FIGURE 3.4 HEADBAND FLEXING MACHINE

LEGEND:

1 = Base

2 = Fixed mounting arms

3 = Fixed mounting platform

4 = Earcup clamps (only one show)

5 = Rocking arms, with parallel motion

6 = Moving platform

7 = Locating bracket for free earcup

8 = Motor with reduction gearbox (position adjustable on base)

9 = Crank on slow speed shaft

10 = Connecting rod (adjustable)

11 = Counter

NOTE:

1.      For ear-muffs with restricted cup articulation, it may be necessary to bring the moving platform at its lower edge.

2.      This diagram is not to scale and should not be used as an engineering drawing for the construction of a headband flexing machine.