機械工程 100 年機械設計概要考古題

兩機件組合在一起，實體之尺寸為 025 .0 015 .0 50+ + mm，孔之尺寸為 050 .0 010 .0 50+ + mm，則最 鬆的組合情形發生時，間隙為多少？（5 分）最緊的組合情形發生時，干涉為多 少？（5 分）

請分別說明圖一各小圖標註之幾何公差符號所代表之意義，圖中所示長度單位皆為 mm。（每小題5 分，共20 分）     圖一

標註 之空格內用來表示以下之幾何公差：以面A 為基準之垂直度0.08 mm， 則空格內應填入什麼？（5 分）

如圖二所示，將300 N 之力量施於工具鉗之二握把端，請計算此工具鉗作用於被夾 持物之夾持力。（註：工具鉗之重量忽略不計）（20 分） 300 N 36 mm 120 mm 12 mm 30 mm 6 mm 42 mm 30 mm 96 mm 300 N A B C D 圖二

以粗糙度計測量一機件表面之粗糙度，其十點讀值（單位：μm）為0.03，0.05， 0.15，0.04，−0.02，−0.06，−0.01，0.08，0.06，−0.02 時，求此十點量測得到之 Ra（平均粗糙度）值。（10 分）

直徑為d 之鋼線繞曲在半徑為r 的圓鼓上如圖三所示，假設鋼線之楊氏模數E＝207 GPa， d = 5 mm，r = 0.5 m 時，求出： 鋼線所承受之最大彎曲應力σmax；（10 分） 鋼線所承受之彎曲力矩M。（10 分） 圖三 d r 100年公務人員普通考試試題 類 科： 機械工程 全一張 （背面）

機械損傷包括變形、斷裂、疲勞、磨損及腐蝕，請解釋以下現象及其成因（包括應 力條件為何）：永久變形；疲勞。（10 分）

圖四所示為一用來控制飛輪轉速之平皮帶（flat belt）煞車系統，皮帶與飛輪接觸面 間之摩擦係數為μs = 0.3 與μk = 0.25，接觸角度為270°。若飛輪以等速率反時針方向 旋轉且P＝45 N，請決定皮帶作用在飛輪上之力矩。（註：飛輪與ABC桿件重量均 不計）（20 分） 圖四 360 mm 360 mm120 mm D A B C P

一圓軸直徑20 mm，受扭矩200 m N ⋅ 作用，求其最大剪應力。此軸以剪降伏強度 的鋼製成，求安全係數。（20 分） MPa 400 S = sy 六、液體動壓軸承以油膜支持轉軸，其軸承特性數定義為 P N S ，其中 μ = μ為油膜之絕對 黏度，N 為軸的轉速，P 為單位軸承投影面積的負荷，請說明軸承特性數對於潤滑 條件及其摩擦係數之影響為何？（25 分） 七、螺旋形壓縮彈簧以16 號琴線所捲繞製成外圓直徑11 mm，總共12.5 圈的圓形線圈， 其線徑（wire diameter）為d = 0.94 mm，此材料之剪降伏強度為 145 .0 sy d 995 = S ，其中 Ssy單位為MPa，d為線徑，以mm為單位，彈簧曲率效應因數 3 C 4 2 C 4 B − K + = ，其中 d C = D K 為彈簧指數（index），D為平均圈徑（mean coil diameter），求曲率效應因數 值。（5 分）最大剪應力 B 3 B d FD 8 K π = τ ，其中F = 18 N為作用在彈簧中心線之軸向壓 縮力，求安全係數。（15 分）

一螺旋壓縮彈簧（helical compression spring）需被置入於一直徑為52 mm 之柱型空 孔內，且彈簧周圍與孔壁間皆須保持2 mm 之空隙，此彈簧將承受600 N 到1.2 kN 之反覆變動負載，於此負載下彈簧之長度變化為25 mm，因反覆次數（cycles）不 多，故不需考慮疲勞破壞問題。彈簧兩端為封閉並輪磨（squared and ground），材 料之剪力模數為80 GPa，彈簧指數（spring index）C＝7，安全係數訂為1.25。 請決定彈簧之平均線圈直徑（mean coil diameter）。（10 分） 請決定彈簧之總圈數。（10 分）