申論 1如圖一所示為一實心圓柱轉軸結構，其中，直徑d 30mm、直徑D 40mm、寬度L 40mm，該轉軸傳遞轉速n 1500rpm並承受一F 2500N之負載，負載施加位置至兩端軸承b 及b 之距離分別為L 90mm及L 120mm，已知該轉軸由降伏強度S 650MPa、疲勞強度S 200MPa2ye之材料製成，試問：㈠轉軸所受「最大彎曲應力」數值及位置？（10分）㈡若忽略扭矩對轉軸造成之應力，則依據Soderberg疲勞強度準則：SSyy（其中，為平均應力、為振幅應力），施加負mamaSNe載F處之「最小疲勞安全因子N」為多少？（5分）㈢若兩端軸承為相同之深溝球軸承，其基本額定動負載C = 9.8 kN，試問「最小軸承壽命」為多少小時？（10分）補充公式及說明：⑴球軸承負載F 與壽命L之關係為F 3L 常數。⑵基本額定動負載C對應106轉之軸承額定壽命。FLLndDLbb32圖一實心圓柱轉軸結構
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申論 2有一正向降伏強度S 400MPa之零件，已知該零件某位置承受如圖二所y示之應力狀態，試分別依據「最大剪應力（Maximum shear stress）」及「畸變能（Distortion energy）」失效準則分析此位置之「安全因子N 」為何？（25分）補充公式及說明：0.5S⑴最大剪應力失效準則：ymaxNS11⑵畸變能失效準則：y，2222，eNe122331其中，、及為三個方向的主應力（Principal stress）。60 MPa90 MPa30 MPa80 MPa圖二
申論 3如圖三所示，有一立式雙螺紋方牙螺桿傳動裝置，已知螺桿節圓直徑d 35mmm、節距p 4mm、螺紋面間之摩擦係數0.1，若負載W 8kN，期望設計上升速率v 20mm/s，則傳動功率P ？（25分）Wddℓ補充公式及說明：負載螺桿上升所需扭矩Tmm，其中，2dm為導程。圖三螺桿傳動裝置示意圖
申論 4如圖四所示為一螺旋齒輪傳動系統，輸入動力由軸1上之齒輪a 傳遞給軸2之齒輪b，再由齒輪c傳遞至軸3之齒輪d 後輸出；已知輸入軸之傳遞功率P 10kW、轉速n 1200rpm（由左側軸端觀察，旋轉方向為順時針旋轉），已知齒輪均為無轉位量之標準螺旋齒輪（規格如表一），考慮經一螺旋齒輪對傳遞後功率損失2%，試作答以下問題：㈠若已知齒輪a為左旋齒輪，請合理決定齒輪b、c、d之螺旋方向（左旋或右旋）？以及齒輪b、c、d所受之軸向力方向（向左或向右）？（7分）㈡軸2及軸3傳遞之轉速及扭矩分別為多少？（10分）㈢若欲使軸2上兩齒輪所產生之軸向力互相抵消，則齒輪c之節圓螺旋角應設計為多少？（8分）補充公式及說明：螺旋齒輪輪齒在節圓位置所受之切向力F 與軸向力tF 之關係式為FFtan，其中，為節圓螺旋角。aat1齒輪a旋轉方向軸輸入齒輪b軸承軸2齒輪c輸出齒輪d3軸圖四螺旋齒輪傳動系統簡圖表一齒輪規格高速級齒輪組低速級齒輪組項目（單位）齒輪a齒輪b齒輪c齒輪d法向模數（mm）2.54.0法向壓力角（度）2020節圓螺旋角（度）11？齒數17431737