課程名稱

(中文) 工廠實習(一)
(英文) Machine Shop Practice

開課單位

機械工程學系

課程代碼

 

授課教師

王教授

學分數

上學期1學分

下學期1學分

必/選修

必修

開課年級

機械一A

先修科目或先備能力:無

課程概述與目標:
透過教學與實作,讓學生認識熟悉基本機械加工方法。
課程目標:(1)認識基本機械加工機具的各部構造。(2)實際上機操作,熟悉基本操作方法。(3)主要實習項目:NC加工、銑床加工、鉗工、車床、鑄造、木模。

教科書

由高中部機械科任課教師自編教材授課

參考教材

1. 張甘棠、機工學、三文出版社
2. 張皓堯、機工實習(二)、長諾出版社

課程大綱

分配時數 (小時)

備註

單元主題

內容綱要

講授

示範

習作

其他

工廠安全規範介紹

各實習場所安規介紹

3

0

0

0

上學期

機械基礎實習

鉗工

1.銼刀的認識。

2.鋸弓的使用。

3.劃線的方法。

4.鑽床的操作。

5.量具的測量。

6.工件實作(機械加工技能檢定術科試題950304) 。

3

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12

0

上學期

銑床實習

1.銑床各部名稱介紹

2.六面體銑削。

3.端銑削。

4.銑削綜合練習。

5.銑床配合件工作圖。
6.銑床實作練習。

3

3

12

0

 上學期

鑄造實習

1.認識鑄砂的種類與成分與鑄砂應具備的性質。

2.使學生熟悉鑄造成型之過程及應用實例。

3.培養正確的砂模製作技能。

4.鑄模製作 -整體模、分型模、不規則模型之鑄模製作、分型模砂模製作、 假三箱砂模製作、吊砂模砂模製作。
5.熔解爐操作、澆鑄作業。

6.鑄件後處理。

3

3

12

0

上學期

車床實習

1.車床機構規格說明、基本操作。
2.車床、銑床安全注意事項、保養與維護。

3.車刀安裝、車床工件夾持注意事項。

4.車床介紹與車刀研磨。

5..端面與外徑車削。

6.階級車削。

7.車床工作圖說明。

8.車床實作練習。(機械加工技能檢定術科試題950304)

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0

下學期

NC銑床實習

1.操作流程。

2.機械的規格與特性。

3.座標系統、軸向。

4.程式語法G碼、M碼。

5.程式設計。

6. NC銑床機構規格各部名稱說明。
7.NC程式語言指令介紹、圖面建構。
8.電腦輔助製造軟體(MasterCAM)介紹。
9.圖面→NC程式指令轉換。
10 NC銑床2D加工實作。

3

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12

0

 下學期

木模實習

1.量具之使用與保養。

2.木模用手工具操作與研磨。

3.木工機器(平鉋機 手壓鉋機 圓盤鋸機 線鋸機 帶鋸機)基本操作。

4.熟悉基本鑄造作業、機械加工、模型裕度等相關知識。

5.木模製作(整體模、分型模製作)。`

6.木工實作    

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3

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 下學期

教學要點概述:
教材編選: ■ 自編教材   □ 教科書作者提供
教學方法: ■ 課堂講授   ■ 實作  
評量方法: 平時成績:25%   期中考:0%   期末考:0%   其他:75% (工件成品)
教學資源: □ 教材電子檔   □ 課程網站

CH13 軸的強度與應力

第1部分 課後複習

 重要觀念

1.     扭轉角及單位長度之扭轉角

(1)    扭轉角:將長度為L的圓軸之一端固定,另一端施予一扭矩T,則圓周上的任一點A將被扭轉至點,而所對的圓心角稱為扭轉角,以弧度(rad)為單位,如圖13-1所示。扭轉角的算法為,式中G為剪力彈性係數,J為極慣性矩。GJ稱為軸之扭轉剛度(torsional rigidity),GJ值愈大愈不容易扭轉變形。

(2)    單位長度之扭轉角:軸受扭矩作用所產生之扭轉角與軸的長度成正比,將扭轉角除以軸長L即為單位長度的扭轉角,一般以為符號,數學式為。

2.     軸之剪應力

(1)    剪應力的分布:軸受扭矩作用時,在軸的內部會產生剪應力,的大小與距軸心的距離成正比,即在軸心上,在軸的表面最大,如圖13-2所示,數學式為

(2)    剪應力之計算:軸受扭矩作用所產生之剪應力的大小,可用12二個公式去求解,上式中的R為與圓心的距離,J為極慣性矩,實心圓軸的,空心圓軸的,其中表軸的外徑,表軸的內徑。

3.     軸所傳動的動力

        軸係用來傳動動力的,其所傳動之動力P與扭矩T及角速度成正比,數學式為,式中N為每分鐘迴轉數。當T以N.m為單位時,P的單位為N.m/sec即瓦特(W);當T以kg.m為單位時,P的單位為kg.m/sec。然而機械所傳送之動力常以仟瓦(kW)或公制馬力(PS)為單位,因此需特別注意其換算關係,即

        1kW1000W1000N.m/sec=1000J/sec   1PS75kg.m/sec≒750N.m/sec≒kW

4.     傳動軸的軸徑設計

        欲設計一傳動軸來傳達動力(P)時,先根據,求出傳動軸所需承受的扭矩T,當選定傳動軸之材質後,該材料的便成定值,再根據,即可求出傳動軸的軸徑大小。如為實心圓軸,亦可使用直接計算。

5.     若二傳動軸的材料相同,且傳遞的功率也相同,則二軸的直徑與轉數的立方根成反比,即轉速快者軸徑較小,反之則較大,其關係式

6.     若二軸轉數相同且材質相同,則二軸所能傳遞的功率與軸徑的立方成正比,或軸徑與二軸傳遞功率的立方根成正比,即或

 

 

 重點整理

1.     當傳動軸的一端固定或受拘束,另一端受到單純扭矩的作用,此現象稱為 扭轉 。

2.     受扭矩作用之傳動軸,則圓周上任一點A將被扭轉至點,而所對的圓心角稱為,常以符號表示。

3.     受扭矩T作用之傳動軸,若軸長為L,軸的剪力彈性係數為G,極慣性矩為J,則該軸所產生之扭轉角

4.     扭轉角除以軸長可得單位長度的扭轉角,一般以為符號,且。

5.     受扭矩作用之軸,其橫截面所生之剪應力與距軸心的距離成 正 比。

6.     軸受扭矩的作用所生之剪應力在軸心處為 0 ,在 軸的表面 處為最大值。

7.     已知軸的單位長度之扭轉角為,軸的半徑為R,則該軸在軸之表面的剪應力

8.     半徑為R之圓軸,承受扭矩所產生之剪應力與 扭矩 成正比,與 極慣性矩 成反比。

9.     直徑為d的實心圓軸,其極截面係數()為。當承受扭矩T作用時,其最大剪應力為

10.   外徑為,內徑為的空心圓軸,其極截面係數()為。當承受扭矩T作用時,其最大剪應力為

11.    若傳動軸所承受的扭矩為T,角速度為,則該傳動軸的傳動功率,若傳動軸的轉速為N rpm,則

12.   1公制馬力(PS) 75 kg.m/sec;1英制馬力(HP) 550 b.ft/sec≒ 76.2 kg.m/sec;1HP≒ 1.02 PS。

13.   1N.m/sec 1 J/sec 1 W。

14.   1PS≒kW。

15.   若二傳動軸之材質相同且所傳遞的功率也相同,則二軸的直徑與轉數的 立方根 成反比。

16.   若二傳動軸之材質相同且轉速也相同,則二軸所能傳遞的功率與軸徑的 立方 成正比;或軸徑與二軸所傳遞功率的 立方根 成正比。

17.   採用空心圓軸不致於大幅降低軸的強度,但可 節省材料 及 減輕軸重 ,故大部分的傳動軸均採用空心圓軸。

18.   若二軸的材料及長度均相同,則其重量與截面積成 正 比。

第2部分 試題演練

§自我練習§

 選擇題

※( C )  1.   如圖(1)所示為一結構受到扭矩的作用情形,則下列敘述何者正確? (A)AB桿之扭矩為500N.m (B)BC桿之扭矩為100N.m (C)BC桿之扭矩為200N.m (D)BC桿之扭矩為300N.m。

( C )  2.   一圓形截面之傳動軸,承受扭矩作用時,其所產生的扭轉角 (A)與軸之長度成反比 (B)與軸所受之扭矩成反比 (C)與軸之材料的剪力彈性係數成反比 (D)與圓軸之粗細無關。

※( A )  3.   將直徑50mm,長為50cm之圓棒的一端固定,他端施予一扭矩,若之扭轉角為0.04rad,則圓棒外圓周之剪應變為 (A)0.002 (B)0.004 (C)0.02 (D)0.04 弧度。

( D )  4.   對於受扭轉之圓軸,下列敘述何者錯誤? (A)剪應力在軸的表面最大 (B)愈靠近軸心部分之材料所受之剪應力愈小 (C)軸心部分之材料對抵抗扭轉所生之剪應力幫助不大 (D)同截面積的空心圓軸之強度遠不如實心圓軸。

※( C )  5.   一中空圓軸之外徑為60mm,承受扭矩時在內壁之剪應力為80MPa,且外壁之剪應力為120MPa,則內徑為若干mm? (A)54 (B)48 (C)40 (D)36。