台電僱員招考申論題
105年
機械原理
第 17 題
如下【圖 4】所示之制動器，鼓輪半徑 R = 80 mm，桿長 a = 100 mm，b = 200 mm，若鼓輪轉矩為 24000 kgf-mm，今欲施加 250 kgf 的制動力 F 使鼓輪停止不動，則煞車塊的摩擦係數至少應為______。
思路引導 VIP
思考一下，要讓這顆帶有特定「轉矩」的鼓輪完全停下來，煞車接觸面上必須產生多大的「摩擦力」？接著，若將煞車桿視為一根槓桿，你施加在末端的力，會如何透過力矩平衡，轉換成壓在鼓輪上的「正向力」呢？當你找出這兩個力之後，它們之間存在著什麼樣的數學關係？
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太棒了，你完全掌握了塊狀制動器的力學分析，精準算出正確答案 $0.4$！
轉矩與槓桿的雙重檢驗
要讓轉動的鼓輪停下來，我們首先必須克服它的旋轉力矩。根據題意，鼓輪轉矩 $T = 24000 \text{ kgf-mm}$，半徑 $R = 80 \text{ mm}$。利用力矩公式 $T = f \times R$，我們可以推導出煞車塊必須在接觸面上提供 $f = 300 \text{ kgf}$ 的摩擦力，這是解題的第一道關卡。
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單塊制動器力學分析
💡 結合轉矩平衡與槓桿原理，求解制動摩擦係數。
🔗 制動器摩擦係數求解三步驟
- 1 轉矩轉換 — 由 T=f*R 算出達成制動所需摩擦力 f
- 2 槓桿平衡 — 對槓桿支點取力矩平衡，求出煞車塊正向力 N
- 3 摩擦係數 — 利用 μ = f/N 算出最小所需摩擦係數
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🔄 延伸學習：進一步評估：若旋轉方向改變，是否會產生自動增力或減力現象？
