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地特三等申論題 111年 [機械工程] 機械製造學(包括機械材料)

第 一 題

📖 題組:
利用精密平台上一正弦桿(Sinebar)量測一工件的角度為A,該角度的規格為35.0±1.8°。若配合一組可以形成高度H=10.0000 至199.9975 mm、增量為 0.0025 mm 的高度塊規(Gage blocks)模組,正弦桿的長度L=200.00 mm、正弦桿輥(Roll)的直徑=30.0 mm,試求:
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

繪出此正弦桿量測裝置示意圖;並標示出A、H、L。(6分)

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看到正弦桿(Sine bar)量測題型,應直覺聯想到直角三角形的三角函數關係(sinA = H/L)。本題為繪圖題,作答時務必將基準平台、兩個圓柱輥子、塊規的相對位置畫出,且得分關鍵在於精準標註 A、H、L 這三個幾何參數的確切起訖位置(特別是 L 必須是兩輥子的中心距)。

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【解題關鍵】掌握正弦桿量測之幾何構造與直角三角形原理(sinA = H/L)。 【解答】 本題為工程製圖題,作答時務必利用直尺與圓規繪製清晰的二維剖面簡圖(Sketch),並精準引線標示。以下為繪圖必須包含的構造要素與標註規範:

小題 (二)

量測工件最小角度的高度塊規高度。(6分)

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考生看到此題應立刻聯想「正弦桿量測原理」,寫出公式 H = L × sin(θ)。接著需注意三個陷阱:一是求「最小角度」,需先算 35.0 - 1.8;二是正弦桿的「輥直徑」為多餘資訊(因兩側直徑相同不影響中心高度差);三是計算出的理想高度必須配合塊規的「最小增量(0.0025 mm)」進行進位或捨去取最接近值。

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【解題關鍵】利用正弦桿原理公式 $H = L \times \sin(\theta)$ 計算理想高度,並依據塊規增量規格取最接近之實際高度。 【解答】 Step 1:計算工件最小角度

小題 (三)

量測工件最大角度的高度塊規高度。(6分)

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本題測驗正弦桿的量測原理。解題時應先求出規格容許的最大角度,再代入正弦桿基本公式 H = L × sin(θ) 求出理論高度。最後務必注意題目給定的「塊規增量」,將理論高度調整為可實際堆疊的有效數值。

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【解題思路】利用正弦桿基本原理公式 $H = L \times \sin(\theta)$ 計算理論高度,並根據塊規的最小增量限制將數值修正為實務可組裝之高度。 【詳解】 已知:

小題 (四)

可以在公稱角度規格下設置的最小角度增量。(7分)

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看到正弦桿與角度增量的計算,首先聯想正弦桿的基本幾何關係式 H = L sin(A)。接著利用微積分的線性近似原理 dH = L cos(A) dA,將高度塊規的最小變化量 ΔH 代入,即可求得在特定公稱角度下的最小角度增量 ΔA(注意計算結果初始單位為弳度,建議最終換算為度或秒以符合機械量測工程實務)。

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【解題關鍵】利用正弦桿原理 H = L sin(A),並透過微積分線性近似 dH = L cos(A) · dA 來推導高度微小增量與角度微小增量之關係。 【解答】 已知條件:

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