機械工程 114 年機械設計學考古題

一機械元件，以鋼材製作，此材料的拉伸強度為540 MPa、降伏強度為 450 MPa。此元件於使用時受到最大靜態負荷所產生的應力狀態為 σx = 30 MPa，σy = 190 MPa，τxy = -60 MPa，試以最大剪應力（Maximum Shear stress criteria）與畸變能準則（Von Mises stress criteria）分別求出其 安全係數，請詳列計算過程並說明何準則較為保守。（25 分）

工程師欲選用可在1500 rpm 下轉動，能承受2 kN 徑向負載且壽命至少 可達6000 小時之滾珠軸承。若有一廠商型錄所列軸承規格均以100 萬 轉為基準，請問這位工程師應該選擇該型錄上最小基本額定負載為何的 軸承以符合其需求？請詳列計算過程。（25 分）

請繪出並說明滾珠軸承之主要結構與功能，以及其與滾子軸承在應用與 乘載負荷特性上之差異。（25 分）

一鋼製元件承受-140～420 MPa 之往復負載，此元件之材料參數如下。 請分別以Modified Goodman Criterion 以及Gerber Criterion 求出此元件 可承受負載之最多往復次數，以及靜態負載安全係數。請詳列計算過程 與假設。材料參數：拉伸強度為560 MPa；降伏強度為455 MPa；1000 次 疲勞強度分數（Failure Strength Faction）為0.9。（25 分）