機械工程 99 年機械設計學考古題

某一盤式（Disk）離合器僅有單一摩擦面，其摩擦係數為0.15，外徑（ro）為250 mm， 內徑（ri）為120 mm。有一軸向力F = 400 N 作用在該離合器上。 假設使用平均摩耗理論（Uniform wear theory），請推導適當公式並計算該離合 器的扭矩能力（Torque capacity）TW。（15 分） 假設使用平均壓力理論（Uniform pressure theory），請推導適當公式並計算該離 合器的扭矩能力TP。（10 分）

下圖所示為一由插銷（Pin）及U 型機座（Clevis）所組成之旋轉關節（Revolution Joint），以及其插銷受外力P 作用下之自由體圖，若P = 45,000N，C = 25 mm， D = E = 15 mm，插銷直徑為d。 請依該自由體圖繪製剪力（Shear）及彎矩（Bending moment）圖，並找出作用在 該插銷上之最大彎矩及其位置。（20 分） 如果允許之最大張應力（Maximum allowable tensile stress）為241 MPa，若只考 慮彎矩造成的應力，請計算該插銷之直徑d 應為若干？（5 分） F F dr 99 年公務人員高等考試一級暨二級考試試題 類 科： 機械工程 全一張 （背面）

下圖所示為一齒輪減速器，減速器的輸入軸與輸出軸均為定轉速，分別為ωi 及ωo； 輸入軸與輸出軸之扭矩分別為Ti = 30 N-m 及To。該二軸經由固定在減速器箱體的 A、B、C、D 四個軸承所支撐，該箱體係以E、F、I、H 四顆同樣尺寸的螺桿固鎖於 馬達箱體上（未圖示）；齒輪G1與G2的節圓半徑分別為r1 = 20 mm 及r2 = 40 mm， 壓力角φ = 20°。請繪製輸入軸、輸出軸及減速器箱體的自由體圖，並計算所有的力與 力矩，將其標示於自由體圖上。註：齒輪G1中心點J，JA = 25 mm，JB = 38 mm；齒 輪G2 中心點K，KC = 25 mm，KD = 38 mm；tan 20° = 0.36。（30 分）

請解釋下列專有名詞（Terminology）： 邊界潤滑（Boundary lubrication）（7 分） 彈液動壓潤滑（Elastohydrodynamic lubrication）（6 分） 液動壓潤滑（Hydrodynamic lubrication）（7 分） ωi,Ti = 30 N-m To ωo