機械工程 101 年機械設計學考古題

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− − − = C C C C K 一、下圖所示為一扭力彈簧（Torsion Spring），該彈簧是由直徑1.80 mm的琴鋼線 （Music Wire）製成，總共有4.25 圈。該彈簧的降伏強度Sy = 1537 MPa，彈性模數 （Modulus of Elasticity）E = 207 GPa，剛性模數（Modulus of Rigidity）G = 79.3 GPa； 應力集中係數 。請計算該彈簧所能承受的最大負荷F為 何？（下圖僅為示意，尺寸大小未按比例。）（25 分） i 50 mm 25 mm 16 mm 25 mm 50 mm F F 二、液動軸承（Hydrodynamic Bearing）在承受輕負荷時，其旋轉軸位於軸承中心，如下 圖所示。請推導旋轉軸切線方向摩擦力的公式。（10 分）請推導旋轉軸因油膜 摩擦力造成功率損耗的公式。（5 分） 旋轉軸 軸承 l U c F 101年公務人員特種考試外交領事人員外交行政人員考試、101年 公務人員特種考試國際經濟商務人員考試、101年公務人員特種考 試法務部調查局調查人員考試、101年公務人員特種考試國家安全 局國家安全情報人員考試、101年公務人員特種考試民航人員考 試、101年公務人員特種考試經濟部專利商標審查人員考試試題 考 試 別： 專利商標審查人員 類 科 組： 機械工程 全一張 （背面）

下圖所示為液動軸承之摩擦係數與運轉特性之關係，若將該曲線分成三個區域，即 AB、BC、CD；請說明該三個區域的潤滑特性。（10 分） 摩擦係數 A B C D f P Zn

下圖所示為厚度50 mm之板承受變動拉力由360 kN至45 kN，板使用材料之Sy = 410 MPa，Se = 220 MPa，Su = 635 MPa。斷面變化處之應力集中因數為Kf = 1.50，安全係數為1.2，試求板所需之寬度d。請利用修正古德曼（Modified Goodman）準則。（25 分） F d F d D 2 3 = 4 d r =

下圖所示為一直徑50 mm，長度200 mm 之實心圓軸，兩端為簡支撐，在中央處有 一垂直向下6000 N 之負荷P，且在兩端各施以1000 N-m 之扭矩T。若該軸不旋轉， 且各負荷為穩態負荷，試求：軸中央底部A 處之應力？（15 分）距軸右端支 撐50 mm 處，水平側面B 處之應力？（10 分） P = 6000 N T = 1000 N-m T = 1000 N-m φ 50 mm B A 50 mm 50 mm 200 mm