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地特四等申論題 108年 [機械工程] 機械原理概要

第 一 題

📖 題組:
如圖之平板偏心凸輪,R 為平板半徑、e 為圓心與轉軸之偏心距,試求: 提示:三角形正弦定律 a/sinα = b/sinβ = c/sinγ 餘弦定律 c^2 = a^2 + b^2 - 2ab cosγ
題組圖片
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📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

從動件之行程。(5 分)

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遇到偏心凸輪求行程的題目,首先應釐清「行程」的定義為從動件到達最高點與最低點的位移差。接著透過幾何關係,找出凸輪旋轉過程中,轉軸至凸輪輪廓的最大與最小距離,兩者相減即可得出答案。

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【解題思路】從動件行程定義為其最大位移與最小位移之差,透過分析偏心凸輪旋轉時向徑(轉軸至接觸點距離)的極值即可求得。 【詳解】 已知:偏心凸輪為圓形,半徑為 R,偏心距(凸輪幾何圓心至旋轉軸之距離)為 e。從動件運動軸線通過旋轉軸。

小題 (二)

從動件位置 r 與凸輪對應轉角θ之關係式。(15 分)

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看見偏心凸輪幾何問題,首要任務是找出由「凸輪轉軸」、「幾何圓心」與「接觸點」所構成的三角形。接著利用題目提示的餘弦定律建立包含 r、R、e 與 θ 的方程式,最後以解一元二次方程式的方法求出從動件位置 r 的數學式。

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【解題思路】利用凸輪幾何中心、轉軸與從動件接觸點構成的三角形,套用餘弦定理,將幾何關係轉化為一元二次方程式以求解 $r$。 【詳解】 已知:條件整理

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