機械工程設計課程

第 1 課 • 工程設計流程

涵蓋從問題識別到解決方案驗證的反覆設計循環。將所有後續設計活動建立在可重複的方法論之上。

第 2 課 • 工程標準與規格

說明產業標準與產品規格如何引導設計決策。學員將學習閱讀並在設計工作中應用技術標準。

第 3 課 • 設計文件編製基礎

教授必要的文件編製實務，包括設計日誌與需求表。妥善的文件編製可在整個設計生命週期中支援追溯性。

第 1 課 • 尺度標註與公差

涵蓋正確的尺度標註規則與幾何尺寸與公差。準確的公差確保零件可製造且可互換。

第 2 課 • 繪圖標準與標題欄

涵蓋圖紙格式、標題欄內容與版本修訂管控實務。標準化的圖面可在團隊與供應商之間實現一致的解讀。

第 3 課 • 剖面圖與細部圖

介紹剖面切割與細部圖以揭露內部幾何形狀。這些視圖可釐清多視圖圖面無法完全傳達的複雜特徵。

第 4 課 • 組合圖與材料清單

說明如何建立組合圖與結構化的材料清單。學員將零件圖與組合件連結，形成完整的設計套件。

第 1 課 • 材料選擇中的永續性

檢視材料選擇中的環境影響、可回收性與生命週期考量。學員將永續性指標與性能標準一同納入考量。

第 2 課 • 金屬、聚合物與複合材料

調查主要材料家族及其特徵性能範圍。學員能有效地將材料家族與應用需求相匹配。

第 3 課 • 表面處理與塗層

涵蓋可延長零件壽命與性能的表面工程技術。學員針對腐蝕、磨耗與美觀需求選擇適當的處理方式。

第 4 課 • 材料選用方法論

介紹系統化的選用工具，包括性能指標與材料圖表。學員根據加權後的設計準則對候選材料進行評分排序。

第 1 課 • 結構可靠度設計

將機率思維與安全係數選擇應用於結構設計決策。學員在決定元件尺寸時需權衡重量、成本與可靠度。

第 2 課 • 結構構件中的應力與應變

涵蓋常見橫截面中的正向應力、剪應力、彎曲應力與扭轉應力分佈。學員計算尖峰應力並找出關鍵破壞位置。

第 3 課 • 撓度與剛度分析

教授梁的撓度計算方法與結構構件的剛度計算。撓度限制通常獨立於強度要求而主導設計。

第 4 課 • 疲勞破壞與破壞理論

介紹疲勞壽命預測以及延性與脆性材料的多軸破壞準則。學員應用安全係數在循環載重下實現可靠的設計。

第 1 課 • 軸與鍵

教授針對彎矩與扭矩複合作用，並帶有鍵槽與栓槽連接的軸設計。適當的軸尺寸可確保可靠的動力傳輸，避免疲勞破壞。

第 2 課 • 齒輪與動力傳輸

涵蓋正齒輪、螺旋齒輪、傘齒輪與蝸輪蝸桿的幾何形狀、額定值與選用。學員設計齒輪系以達到所需的轉速比與扭矩容量。

第 3 課 • 緊固件與連接方法

涵蓋用於結構接頭的螺紋緊固件、焊接、黏著劑與壓入配合。學員根據負載類型與組裝要求選擇並決定連接方法的尺寸。

第 4 課 • 彈簧與儲能元件

教授螺旋壓縮彈簧、拉伸彈簧與扭轉彈簧的設計與選用。針對動態應用中的彈簧進行應力、撓度與疲勞壽命分析。

第 1 課 • 曲面建模技術

介紹用於複雜幾何形狀的疊層拉伸、掃描與邊界曲面建立。曲面建模擴展了實體建模能力，以處理有機形狀與空氣動力學形狀。

第 2 課 • 組合建模與約束

涵蓋應用配合與約束來建立多零件電腦輔助設計組合件。學員在製造前於虛擬組合件中驗證配合度、間隙與運動。

第 3 課 • 電腦輔助設計資料管理與協作

涵蓋檔案格式、產品資料管理系統以及跨團隊的協作電腦輔助設計工作流程。妥善的資料管理可防止版本衝突並保護設計完整性。

第 4 課 • 從3D模型產生工程圖

教授從電腦輔助設計模型自動建立工程圖並進行適當標註。基於模型的工程圖保持關聯性，因此更新會自動傳播。

第 1 課 • 可組裝性設計原則

涵蓋零件數量減少、自定位特徵與組裝順序最佳化。更少的零件與更清晰的組裝路徑可降低勞動成本與錯誤率。

第 2 課 • 原型機製作與設計驗證

涵蓋機械設計的快速原型機製作方法與結構化驗證測試。物理原型機可揭露僅靠分析無法預測的設計缺陷。

第 3 課 • 公差分析與製程能力

教授與製程能力相關的最差狀況與統計公差疊加分析。學員設定所選製造程序可達到的公差。

第 4 課 • 可製造性設計基礎

建立常見製程（包括機械加工、鑄造與成形）的核心可製造性設計規則。及早應用可製造性設計可防止在生產 ramp-up 階段進行代價高昂的重新設計。

第 1 課 • 拓撲與形狀最佳化

涵蓋用於輕量化結構的密度基礎拓撲最佳化與形狀靈敏度。學員產生滿足剛度與質量目標的最佳化材料佈局。

第 2 課 • 多目標設計最佳化

介紹用於相互競爭設計目標的柏拉圖前緣分析與權衡方法。學員使用結構化的最佳化工具來導覽成本與性能與重量的權衡。

第 3 課 • 用於設計的有限元素分析

介紹有限元素分析工作流程，包括網格劃分、邊界條件與結果解讀。有限元素分析可在原型機製作前驗證結構設計並識別應力集中。

第 4 課 • 穩健設計與田口方法

教授使用田口直交表進行參數設計與雜訊因子管理。穩健設計能在製造變異與使用條件下維持性能。