台電僱員招考申論題
111年
機械原理
第 2 題
📖 題組：
一制動器如【圖 10】所示，其鼓輪直徑為 40 cm，制動力 P 施加在 A 點，旋轉接頭 B 為支撐點，假設制動塊 C 與鼓輪 D 間之摩擦係數為 0.2，鼓輪承載之扭矩為 200 kgf-cm，試求：（2 題，每題 5 分，共 10 分）
一制動器如【圖 10】所示，其鼓輪直徑為 40 cm，制動力 P 施加在 A 點，旋轉接頭 B 為支撐點，假設制動塊 C 與鼓輪 D 間之摩擦係數為 0.2，鼓輪承載之扭矩為 200 kgf-cm，試求：（2 題，每題 5 分，共 10 分）
欲使鼓輪停止之最小制動力 P 為多少 kgf？（5 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
- 先由負載扭矩與鼓輪半徑推算出煞車所需的摩擦力，再利用摩擦係數求得接觸面的正向力。
- 判斷摩擦力方向：鼓輪順時針旋轉時，左側表面的切線方向向上，故鼓輪施加於制動塊的摩擦力向上，這對支點會產生幫助煞車的「自激作用（逆時針力矩）」。
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1. 求算所需之摩擦力與正向力
- 鼓輪直徑 $D = 40 \text{ cm}$，故鼓輪半徑 $R = \frac{40}{2} = 20 \text{ cm}$。
- 欲使鼓輪停止，制動塊對鼓輪產生的摩擦力 $f$ 之制動力矩必須與鼓輪承載之扭矩 $T$ 大小相等。
▼ 還有更多解析內容
槓桿式鼓輪制動分析
💡 結合扭矩平衡與槓桿原理，計算制動系統之所需最小動力。
🔗 鼓輪制動力 P 計算邏輯鏈
- 1 扭矩轉摩擦力 — 利用 $T = f \times R$ 求得制動所需之摩擦力大小。
- 2 摩擦力轉正向力 — 利用 $f = \mu \times N$ 求出制動塊應受之正向力。
- 3 支點力矩平衡 — 對支點 B 取力矩，加總 P、N、f 三力之力矩。
- 4 解方程式求 P — 建立 $\Sigma M_B = 0$ 方程式解出最小制動力。
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🔄 延伸學習：延伸學習：摩擦力方向若能輔助制動力，稱為自激作用（Self-energizing）。
