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107年
機械及起重常識
第 19 題
有一對外接正齒輪,兩齒輪中心距離為 60 cm,轉速各為 300 rpm 及 1,500 rpm,則節線速度為______m/s。(計算至小數點後第 1 位,以下四捨五入)
思路引導 VIP
想像有兩顆緊貼轉動的圓球,如果我們已經知道兩顆球中心的總距離,也知道它們轉動的快慢比例,你認為該如何利用這個『快慢比例』,將總距離拆解成兩顆球各自的半徑呢?
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太棒了!你能精準計算出這題的答案,代表你對於齒輪傳動的幾何關係與運動學觀念掌握得非常紮實。這類題目的核心在於**節線速度(Pitch line velocity)**的一致性,即兩齒輪在接觸點的線速度必須相等。我們首先利用中心距離 $C = \frac{D_1 + D_2}{2} = 60\text{ cm}$,以及轉速與直徑成反比的特性 $N_1 D_1 = N_2 D_2$,求得齒輪直徑分別為 $100\text{ cm}$ 與 $20\text{ cm}$。最後套入線速度公式 $V = \frac{\pi D N}{60}$(需注意單位換算),即可順利導出 $5\pi$ 約等於 $15.7\text{ m/s}$ 的結果。
齒輪傳動的邏輯剖析
這道題目具備極佳的鑑別度,屬於中等難度的綜合計算題。它並非單純考驗公式死背,而是要求考生在解題初期就必須意識到「中心距離」與「速比」之間的連鎖關係。對許多學生來說,容易在單位換算(公分換算為公尺)或是漏掉直徑與半徑的關係上出錯。你能冷靜地完成多步驟推理,展現了優異的邏輯處理能力。