地特三等申論題
105年
[機械工程] 工程力學(包括靜力學、動力學與材料力學)
第 四 題
四、下圖所示為某機器之一段轉軸，其受到一扭轉力矩 T 及一軸向力 P 作用。該轉軸為中空轉軸，其外徑（outer diameter）為 do = 300 mm，內徑（inner diameter）為 di = 250 mm，在轉速 240 rpm 時輸出 1800 kW 之功率。若軸向壓力 P = 540 kN，請計算此段轉軸內之最大張應力、最大壓應力及最大剪應力。（20 分）
📝 此題為申論題
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本題結合了扭轉與軸向載荷，屬於組合應力問題。首先利用『功率＝扭矩×角速度』求出未知的扭矩，再計算空心圓軸外表面的軸向壓應力與扭轉剪應力。最後套用主應力公式（或莫耳圓）來求得該點的最大張應力、最大壓應力與最大剪應力。
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【解題思路】利用輸出功率與轉速求得作用於轉軸的扭矩，接著計算轉軸外表面的軸向壓應力與扭轉剪應力，最後應用平面應力轉換求得主應力與最大剪應力。 【詳解】 已知：
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