高考申論題
110年
[機械工程] 機械設計
第 四 題
四、有一螺旋壓縮彈簧，鋼絲直徑 4.0 mm、平均螺旋半徑 14.0 mm、總螺旋圈數 8 圈，彈簧兩端為磨平（ground，總共無效圈數為 1.0），承受靜態負載大小為 450 N。若鋼絲之抗拉強度 Su= 1400 MPa 且拉伸降伏強度 Sy、剪力降伏強度 Ssy 與 Su 比值：Sy/Su=0.60、Ssy/Su=0.40，剪力模數為 79.5 GPa，試求此彈簧使用下之安全係數及此彈簧之彈簧常數。（可能用到之公式提示：τ = Ks (16PR) / (πd^3)、Ks = 1 + 0.615/c、k = (Gd^4) / (64R^3Nc)）（20 分）
📝 此題為申論題
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這是一道很直接的「彈簧設計」計算題，題目已將所有需要的變數與經驗公式都提示了，非常佛心。解題步驟非常明確：
- 幾何參數整理：求出彈簧指數 c = 2R / d （或 D/d）。整理出有效圈數 Nc = 總圈數 Nt - 無效圈數。
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【考點分析】 本題考查螺旋壓縮彈簧在靜態負載下的應力分析及彈簧常數計算，測驗考生對於彈簧基本幾何定義（如有效圈數、彈簧指數）與直接剪力修正係數（Ks）之應用。 【理論/法規依據】
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