所屬科目：機械設計
一、一 輪轂藉方形鍵固定安裝於傳動軸上 ， 已知該傳動軸在操作轉速 600 rpm 下傳送 30 kW 的功率，假設軸的降伏強度 = 560 MPa ，安全係數取 2.5，試根據最大剪應力失效理論求該軸不會降伏失效的最小直徑 D（無條件進位取整數 mm） 。假設方形鍵的寬度 w = D / 4 ，剪力降伏 強度 = 250 MPa ，安全係數亦取 2.5，試依據最大剪應力失效準則，求該鍵抵抗剪力失效所需的最小長度 L。
二、已知一承受變動軸向應力作用的鋼製桿件，該軸向應力在最小應力 = 50 MPa 與最大應力 = 250 MPa 之間週期性變動。已知該桿件材料的修正疲勞限（modified endurance limit） = 250 MPa ，假設該桿件抵抗疲勞失效的安全係數 n = 2 。試求作用在桿件的中值（或平均）應力 及交變應力 ，並使用 ASME-橢圓（elliptic）疲勞失效準則公式 ，求避免疲勞失效下該桿件所需的最小降伏強度 。
三、已知具有角度 α = 110° 雙環狀襯墊的碟式剎車（disk brake） ，該襯墊的內外半徑分別為 ri = 50 mm 及 ro = 110 mm 。假設襯墊與剎車轉盤間的摩擦係數 f = 0.35 ，設計時要求剎車扭矩容量 T = 550 N-m ，試依據均勻壓力 （uniform pressure）及均勻磨耗（uniform wear）的條件，分別求作用在襯墊所需的致動力 F。
四、已知一用於鎖緊螺栓的套筒鈑手，其係由施力桿 CD 及桿 OC 組成。各 桿的幾何尺寸分別為 a = 50 mm、b = 300 mm、c = 50 mm 及 d = 300 mm； 桿 OC 的 AB 段直徑 25 mm。施力桿 CD 視為剛體，桿 OC 的材質為降伏 強度 = 600 MPa 的合金鋼。若強度設計僅考慮桿 OC 的降伏破壞，並 假設該鈑手結構最弱處在 OC 桿 AB 段的 A 點處。已知施加於施力桿 CD 之 D 端的力 F = 1200 N，試根據畸變能失效理論（Distortion energy failure ，且不考慮應力集中效應下，求該鈑手不會降伏失效的安全係數。 theory）
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= 560 MPa ，安全係數取 2.5，試根據最大剪應力失效理論求該軸不會降伏失效的最小直徑 D（無條件進位取整數 mm） 。假設方形鍵的寬度 w = D / 4 ，剪力降伏 強度 
= 250 MPa ，安全係數亦取 2.5，試依據最大剪應力失效準則，求該鍵抵抗剪力失效所需的最小長度 L。
= 50 MPa 與最大應力 
= 250 MPa 之間週期性變動。已知該桿件材料的修正疲勞限（modified endurance limit） 
= 250 MPa ，假設該桿件抵抗疲勞失效的安全係數 n = 2 。試求作用在桿件的中值（或平均）應力 
及交變應力 
，並使用 ASME-橢圓（elliptic）疲勞失效準則公式
，求避免疲勞失效下該桿件所需的最小降伏強度 
。
= 600 MPa 的合金鋼。若強度設計僅考慮桿 OC 的降伏破壞，並 假設該鈑手結構最弱處在 OC 桿 AB 段的 A 點處。已知施加於施力桿 CD 之 D 端的力 F = 1200 N，試根據畸變能失效理論（Distortion energy failure ，且不考慮應力集中效應下，求該鈑手不會降伏失效的安全係數。 theory） 