申論 1懸臂圓柱長度50 mm，直徑60 mm 如圖所示，一端以全周焊固定在機體結構，焊股（leg）尺寸h = 5 mm，自由端受橫向集中負荷F = 24 kN 及受扭矩T = 3 kN．m 之作用，求焊道喉部之：（每小題5 分，共20 分）㈠橫向集中負荷造成之直接剪應力。㈡彎矩造成之剪應力。㈢扭矩造成之剪應力。㈣在喉部的最大剪應力。補充公式：圓形（半徑為r ）全周焊喉部單位二次面積矩I=πr3。u機體結50mm構F5mmT題三說明圖60mm直徑
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申論 2實心圓柱懸臂樑外徑5 mm，長度為20 mm，在樑自由端受橫向負荷100 N，剖面圓心受縱向拉力負荷2,500 N，還有扭矩7.2 N．m 之作用，求：（每小題5 分，共20 分）㈠橫向負荷在樑固定端之最大正向應力。㈡扭矩作用之最大剪應力。㈢在固定端最糟應力位置之主應力。㈣選用材料之降伏剪強度為580 MPa，使用最大剪應力損壞理論，求安全係數。（請接第二頁）第二頁類科： 機械工程科目： 機械設計
申論 3一元件使用材料的性質：旋轉樑疲勞試驗之忍耐限S′=250 MPa，降伏值S=400 MPa，ey抗拉極限強度S=500 MPa，其製成的元件，在使用環境、負荷條件、元件設計影ut響因素、製作完工狀態及其他雜項之忍耐限總修正因數k = 0.8，可靠度99.9%之修正因數k = 0.753，其有限壽命之疲勞強度S 與忍耐限具有相同之修正因數，且疲勞強2f度與元件之壽命循環數之關係為S= aNb，當S= S 時，其壽命循環數為1,000 cycles，f f y當S= S 時，將元件之壽命循環數對應為106 cycles，此元件的臨界點受到正向應力σf ex從−100 MPa 至100 MPa，以及剪應力τ從100MPa 至200 MPa 的作用，其他應力xy值為0。㈠求von Mises 應力之平均值及幅值。（4 分）㈡使用von Mises 應力，根據修正的Goodman 動負荷損壞理論，求元件壽命等效應力幅值。（6 分）㈢求係數a 及指數b。（6 分）㈣根據von Mises 應力及修正的Goodman 為準則，代入有限壽命疲勞強度公式，求預期壽命。（4 分）補充公式von Mises 應力：σ=σ2+3τ2vMxxyσσ修正Goodman 準則：a+m=1SSeut
申論 4如圖所示帶式輸送機之捲胴直徑D =500 mm，輸送帶之工作拉力F =10,000 N，所需速度v = 0.5 m/s，選擇的三相八極感應馬達，其滿載轉速為850 rpm，須考慮傳動效率。（每小題5 分，共20 分）㈠求所需馬達之功率。㈡減速機一級大、小齒輪齒數分別為69 及18，二級大、小齒輪齒數分別為93 及25，則大小皮帶輪標準直徑比應選為多少？㈢求一級減速輸入軸所受之轉矩。㈣求中間軸所受之轉矩。傳動效率：皮帶傳動η=0.95，一級減速輸入軸傳動η=0.98，中間級傳動η=0.95，減速二級輸b1i出傳動η=0.97，捲胴傳動η=0.96。2r二級螺旋齒輪減速機皮軸承帶輪傳聯軸器動軸承Dv馬達輸送機捲胴F（請接第三頁）第三頁類科： 機械工程科目： 機械設計
申論 5使用三相交流異步感應馬達帶動離心式水泵，其體積流量Q = 150 m3/hr，揚程及損失水頭H = 68 m，泵體積效率為80%，馬達以聯軸器直接傳動水泵，傳動效率為97.5%，水的質量密度為1,000 kg/m3。（每小題5 分，共20 分）㈠求負載功率。㈡根據下表馬達之技術數據選擇最適當之型號。㈢馬達轉速隨負載轉矩增大而降低，從同步轉速至額定值，轉速與轉矩成線性之關係，求選擇之馬達驅動此泵工作時的轉矩。㈣求選擇的水泵所需的體積排量（m3/rev）。馬達型號 額定功率（kW） 轉速（rpm）160M1-2 11 3,520160M2-2 15 3,520160L-2 18.5 3,530180M-2 22 3,530200L1-2 30 3,540200L2-2 37 3,540225M2 45 3,550250M-2 55 3,560280S-2 75 3,560280M-2 90 3,560