機械工程 107 年機械設計學考古題

有一如圖類似軸頸軸承之油泵設計，其油膜厚度h 為均勻的0.1 mm，且 圍包角為320°，油之黏度為0.022 N·s/m2，軸徑2r=60 mm，泵在軸方向 的長度為50 mm，軸轉速為1500 rpm，入口壓力為大氣壓。試求出每單 位時間所能抽取油體積流量與出口阻抗壓力pmax 之關係式，及當出口流 量極小時之最大出口壓力。（20 分） （參考公式：雷諾方程式 dx dh U dx dp h dx d 6 3 = ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ η ，單位寬度流量

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Uh dx dp h qx + − = η ） 二、如圖所示之傳動軸由高碳鋼（抗拉強度615 MPa、降伏強度380 MPa、 修正後之疲勞限250 MPa）製作而成，為均一之直徑，設計時之安全係 數為2.0，齒輪A 傳動之施力為垂直PA=2000 N，且軸在扭矩傳動下等 速運轉。試分別以畸變能理論（distortion energy theory）及古德曼理論 （Goodman theory），計算其設計所需之靜態、疲勞直徑。（20 分） 三、如圖所示之橫樑係由兩段樑以4 支螺絲接合而成，若螺絲材料之強度等 級為5.8（極限強度520 MPa、降伏強度415 MPa、驗證強度（proof strength） 380 MPa），設計安全係數為2.0，試求螺絲所需之直徑。（20 分）

有一如圖之鋼製（E=207 GPa，G=79.3 GPa）活塞環，外直徑為80 mm， 徑向高度h=3.0 mm，厚度為b=3 mm，安裝時需施力F 將其打開變形δ， 試求δ=1 mm 時，所需之施力F。（20 分） h=3.0 mm 5 m 2.5 m 15 kN 1.15 m 0.2 m 0.3 m

飛輪所用之碟式剎車器如圖所示，作動剎車的液壓活塞必須安置於半徑 rP，如此剎車來令片在整個接觸面為均勻壓力，若欲使在1000 rpm 旋轉 中的飛輪（當時動能400 kJ）於剎車作動後4 s 時完全停止。試求所需 之作動力P 及來令片上之壓力。摩擦係數μ=0.3，α=30°，ro=120 mm， ri =60 mm。（20 分） α ω P P Pr ir or