如下圖為氣壓缸(ψ63×20×200)之平衡迴路，若氣源壓力P1=5kgf/cm2、負載W=100kgf，則P 2 壓力為

機電整合 · 乙級 · 氣壓、油壓系統、迴路設計 · Q83

1.29

1.65

2.0

2.92 kgf/cm 2 可以使負載物停止於任意位置

難易度分析

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本題要求將氣壓平衡原理與幾何面積計算相結合，需精確區分活塞桿側環狀面積與缸徑側面積，並透過建立力平衡方程式進行多步驟數值運算，具有較高的計算複雜度。

正確答案：①1.29

① 1.29:平衡迴路的力平衡方程式為 P1×A桿側 = P2×A缸徑側 + W，其中缸徑側面積 A1 = π×6.3²/4 ≈ 31.17 cm²，桿側環狀面積 A2 = π×(6.3²-2.0²)/4 ≈ 28.03 cm²，代入 P2 = (5×28.03-100)/31.17 ≈ 1.29 kgf/cm²，此壓力可使負載穩定停止於任意位置。

錯誤選項解析

② 1.65:1.65 kgf/cm² 為錯誤數值，可能源於面積計算時誤用活塞桿直徑或混淆了進氣側與排氣側的壓力關係，正確應以桿側面積承受 P1、缸徑側承受 P2 進行力平衡計算。
③ 2.0:2.0 kgf/cm² 為錯誤數值，此值未正確考慮負載重量 W=100 kgf 對力平衡方程式的影響，忽略負載會導致 P2 計算值偏高，不符合實際氣壓缸平衡條件。
④ 2.92 kgf/cm 2 可以使負載物停止於任意位置:2.92 kgf/cm² 為錯誤數值，可能誤將缸徑側面積當作受力面積或計算時單位換算錯誤，正確應使用環狀面積（缸徑面積減去活塞桿面積）進行桿側受力分析。