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普考申論題 108年 [機械工程] 機械原理概要

第 二 題

📖 題組:
如圖 2 所示的摩擦塊制動器,其中煞車鼓半徑為 360 mm,a = 360 mm,b = 900 mm,c = 400 mm,摩擦係數為 0.3,若受到轉矩 225 N-m 的作用。試求:(每小題 5 分,共 20 分)
煞車鼓做順時針旋轉時所需之制動力 F。
📝 此題為申論題

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考點為靜力平衡(力矩平衡)。首先要畫出槓桿的自由體圖(FBD)。支點在左側。作用在槓桿上的力有:1. 向下的制動力 F(距離支點 a+b),2. 鼓對塊向上的正向力 Fn(距離支點 a),3. 鼓對塊的摩擦力 f。關鍵在於摩擦力的方向與力臂!順時針旋轉時,鼓的頂端向右動,因此煞車塊受到向右的摩擦力 f。觀察圖 2 尺寸標示,支點位於距煞車鼓中心垂直距離 c (400mm) 處,而鼓半徑為 360mm,表示支點在摩擦表面「上方」40mm (400-360=40)。向右的摩擦力 f 距離支點垂直距離 40mm(在下方),會對支點產生「逆時針」力矩。將所有力矩對支點求和為零即可解出 F。

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【考點分析】 測驗靜力學中力矩平衡的應用,特別是判斷旋轉方向對摩擦力方向的影響,以及準確找出摩擦力的力臂。 【理論/法規依據】

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