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科技部工程司機械固力學門
109年度吳大猷先生紀念獎得獎人
吳育仁教授：每十年設一個新目標 達成一個人生里程碑
文/圖：吳育仁 網頁編輯：張萬珍
吳育仁教授(中)2020年與實驗室團隊尾牙聚餐
簡歷
姓名：吳育仁
學歷：國立中正大學機械工程學系 博士(碩士逕讀博士) (2001/9-2007/6)
國立中正大學機械工程學系 學士 (1997/9-2001/6)
經歷(部分)：
- 國立中央大學機械工程學系 教授(2020/8 ~)
- 國立中央大學機械工程學系 副教授(2014/8 ~ 2020/7)
- 國立屏東科技大學機械工程系 副教授(2013/8 ~ 2014/7)
- 國立屏東科技大學機械工程系 助理教授(2009/2 ~ 2013/7)
- 經濟部中小企業處 SBIR計畫審查委員(2021/1 ~)
- 中華民國機構與機器原理學會學術委員會 副主任委員(2020/1~)
研究專長
- 齒輪/螺桿設計與製造
- 機械動力學
- 轉子動平衡及振動檢測
- 工程最佳化方法
每十年設一個新目標 達成一個人生里程碑
我於2001/9在中正大學機械系選擇碩士逕讀博士班，指導老師為馮展華教授，2005/6-2007/5擔任博士級兼任研究助理，參與復盛股份有限公司暨經濟部技術處業界科專計畫「螺旋式壓縮機閉迴路電腦輔助設計與製造系統開發」，學習將理論設計與實際應用結合，並在計畫中扮演各子計畫間協調、研究進度及成果整合之角色。2007/6取得中正大學機械工程博士學位，博士論文「雙螺桿壓縮機轉子齒形及刀具之創新設計方法」獲得當年度「中國機械工程學會博士論文獎佳作」。
2009/2進入國立屏東科技大學機械系開始教職生涯(未滿30歲)，2011/3擔任計畫主持人與漢鐘精機股份有限公司進行先期產學合作案，並於2011/11擔任子計畫主持人，參與兩年期跨校(中正大學-屏科大-漢鐘)整合型國科會產學合作計畫，研發成果使漢鐘新世代壓縮機性能比國外知名壓縮機廠Bitzer同級壓縮機COP值高出5％。
2013/5指導大專生製作專題「登大人搖籃式嬰兒車」榮獲「教育部技專校院產學研發最新成果發表記者會入圍優勝」、指導大專生製作專題「面向式三人座協力自行車開發及實作」榮獲「全國技專校院實務專題競賽-機械與動力機械群」第2名。於2013/8升任副教授。
2014/8轉任國立中央大學機械系副教授；於2020/8升任正教授。持續與漢鐘公司在雙螺桿壓縮機、螺旋式真空泵產品上進行協同技術研發，合作至今已有10年。此外，2019/1開始與上銀集團邁萃斯精密股份有限公司合作，協助研發先進齒輪強力刮齒及磨齒加工技術。同時亦與多家國內知名企業及研究單位進行產學合作，包括：光陽、協易、工研院、中科院、車測中心、華鏞等。因在研究及產學都有不錯的成果，榮獲108及109學年度中央大學「研究傑出獎」、2020/9榮獲科技部「109年度吳大猷先生紀念獎」；並於2021/3指導碩士生榮獲「第17屆上銀機械碩士論文獎 金質獎」。
中央大學機械系吳育仁教授(右)指導研究生蔡宗鳴(中)榮獲第17屆上銀機械碩士論文獎，由上銀總裁卓永財(左)親自頒獎。(照片：上銀科技教育基金會提供)
產學合作的實務經驗學習
我認為機械設計領域不能只教學生書本上的理論，更應該注重如何思考和激發創意，近年我所指導的學生獲得以下的榮譽和獎項：
- 指導108學年度畢業碩士生 蔡宗鳴之學位論文「基於蝸桿創成磨齒加工之齒面磨削紋理模擬及控制方法」榮獲「第十七屆上銀機械碩士論文獎」金質獎。
- 2020年指導博士生 陳文決之學位論文「A Study on Internal-Meshing Honing Methods of Cylindrical Gears and Screw Rotors」榮獲「中國機械工程學會 博士論文獎第一名」及「中華民國機構與機器原理學會 優等博士論文獎」。
- 2020年與研究生 楊昀承發表論文「基於蝸桿砂輪進行齒面磨削紋理控制方法之研究」榮獲中國機械工程學會第37屆全國學術研討會「學生論文競賽第一名」。
- 2020年與研究生 張佳恩、王譯徵發表論文「應用顆粒阻尼器於迴轉式壓縮機之振動抑制及動平衡設計」榮獲第23屆全國機構與機器設計學術研討會「ADAMS論文獎第二名」。
- 2019年指導碩士生 李珍鋆之學位論文「具阻尼顆粒齒輪傳動系統之動力學模型建立與抑振量測實驗」榮獲中華民國機構與機器原理學會「最佳碩士論文獎」。
- 2019年與研究生 王家元發表論文「具阻尼顆粒齒輪傳動系統之動力學模型建立與抑振量測實驗」榮獲中國機械工程學會第36屆全國學術研討會「學生論文競賽第二名」。
- 2019年與研究生 陳文決、周杰發表論文「應用六軸CNC工具機進行內嚙合刮齒之數學模型建立」榮獲第22屆全國機構與機器設計學術研討會「最佳論文獎＆蔡隆文教授紀念論文獎」。
- 2019年與研究生 王譯徵發表論文「應用MSC.ADAMS進行具循環氣體負載迴轉式壓縮機之振動預測及實驗驗證」榮獲第22屆全國機構與機器設計學術研討會「ADAMS論文獎第一名」。
- 2019年與研究生 蔡宗鳴參加「Taipei國際工具機展心得徵文競賽」榮獲「研究所組第一名」。
- 2018年於第42屆全國力學會議發表論文「應用多體動力學於具循環氣體負載之迴轉式壓縮機振動預測模型建立」榮獲「固力材料組第三名」。
- 2018年指導學生余家葳、張育軒參與「第21屆全國機構與機器設計學術研討會」，發表論文「具齒廓修形內嚙合非圓形齒輪創成之方法建立與其傳動誤差分析」榮獲「最佳論文獎入選獎」。
- 2016年指導研究生論文「具滑動軸承二級齒輪減速箱之振動特徵模擬與最適軸承間隙選配」獲得第24屆中華民國振動與噪音工程學術研討會「優良應用論文獎」。
- 2013/5指導學生獲得「全國技專校院實務專題競賽-機械與動力機械群」第2名。
近期研究重點及其意義/可能之影響/應用
研究重點1：基於連續創成磨法的圓柱齒輪齒面磨削紋理抑振降噪之研究
隨著電動車市場的興起，有別於過去汽油引擎驅動之齒輪箱，以馬達為動力源之齒輪傳動設計及降噪問題將是產品競爭之關鍵技術，然而目前鮮少有關如何透過齒輪表面微結構加工以降低振動噪音之相關研究。故在2019年獲得三年期科技部優秀年輕學者計畫(108-2628-E-008-007-MY3)之補助後便投入研究，現已執行完第一年，成功自行開發程式建立具磨粒之蝸桿砂輪面，並考慮創成磨齒機磨齒動作以模擬齒面磨削紋理，在各軸附加週期性微小波動後，可獲得亂序、不規律齒面磨紋，與Reischauer之LNS磨齒技術結果一致。這項研究成果及建立技術，預期將可提升國內磨齒機之附加價值，並改善齒輪傳動品質。
研究重點2：內/外珩齒齒面修整技術之開發
珩齒(Gear honing)為一種齒輪精加工方法，尤其適用於硬化齒面研磨，且具有可加工長軸齒輪工件、研磨效率高、可產生較低噪音的齒面磨削紋理之優點，故逐漸受到重視，然而過去之研究多著重於珩輪及齒輪工件之幾何及加工數學模型的建立，有關透過珩齒加工進行齒面修整方法之研究仍少。故後續將持續投入珩齒加工之研究，基於CNC珩齒機進行齒面加工數學模型之建立，提出可珩磨出無扭曲(Twist-Free)修整之鼓型齒面的方法、閉迴路齒面拓樸修整之方法、應用內嚙合珩齒技術於螺桿精加工。目前國內齒輪製造廠現行之珩齒機為歐美廠牌，國內尚無自行研發珩齒機之廠商，若可掌握前述發展技術，未來可有助於CNC珩齒機之開發。
研究重點3：應用多體動力學於機械傳動系統之動力分析
振動及動力響應一直是機械傳動系統中的熱門研究議題，因為在開授「電腦輔助機構分析」及「機器動力學」課程中，累積了多體動力學理論及ADAMS軟體操作，並基於齒輪及壓縮機幾何設計專長，應用於產學合作以解決廠商實際需求，可協助廠商預估機器動力行為並提出改善建議。近幾年，發展「多體動力學」及「離散元素法」雙向耦合動力分析技術，研究添加阻尼顆粒於齒輪傳動系統或其他旋轉機械系統中，預期可降低傳動產生之振動、並達到轉子動平衡之功效。
研究重點4：螺桿壓縮機及真空泵之設計及加工方法
由於長期在螺桿壓縮機及真空泵之研發經驗，後續將持續提出設計調整彈性高及同時考量嚙合間隙設計下之高性能螺桿轉子線型設計方法，以適用不同機型、不同工況下之需求。此外，在用於加工螺桿轉子之指狀/盤狀成形銑刀及旋風式銑刀盤之設計、切削磨擬、刀片壽命評估上將是未來深入研究之方向，可對合作公司所生產轉子之幾何設計、提升加工精度及評估性能，做出相當程度的貢獻。
專業生涯的憧憬/現階段/下階段的目標
現階段正積極與其他老師或專家展開跨領域合作的機會，應用於開發齒輪及螺桿之創新製程，並拓展媒合具潛力之合作開發廠商，持續將研發技術落實於產業中；同時，透過技術成果展、競賽及論文發表，希望讓研究成果可吸引國內、外企業注意，有機會一同研發及實現。而下階段專業生涯中的目標，將朝獲得科技部傑出研究獎而努力。
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