機械工程 102 年機動學與機械設計考古題（共 5 題）
資料來源：考選部歷屆試題｜法律人 LawPlayer 整理
https://lawplayer.com/exam/mechanical-engineering/102-%E6%A9%9F%E5%8B%95%E5%AD%B8%E8%88%87%E6%A9%9F%E6%A2%B0%E8%A8%AD%E8%A8%88

第 1 題
試說明且定義正齒輪（Spur gear）或斜齒輪（Helical gear）強度設計時，常用之基
本參數：李維斯形狀因子Y（Lewis form factor, Y）及AGMA 幾何因子J（AGMA
geometry factor, J）。並試解釋一般正齒輪強度設計中，主要會考慮分析那些破壞因
素。（20 分）

第 2 題
試說明下列常用於週期性變異負載破壞或疲勞壽命預估之相關學說。並回答相關問
題：
㈠何謂線性蘇德堡疲勞破壞極限理論（Linear Soderberg fatigue failure criterion）與修正
型古德曼疲勞破壞極限理論（Modified Goodman fatigue failure criterion）？可否舉出
任一目前常用之非線性之疲勞破壞極限理論？（10 分）
㈡何謂疲勞負載米勒法則（Miner’s rule）？試説明其用途。（10 分）

第 3 題
下圖所示為一簡單行星齒輪系，齒輪2（齒數為
105
2 =
T
）與齒輪3（齒數為
45
3 =
T
）
嚙合，並分別以旋轉對和齒輪架c 鄰接。設齒輪2 的轉速為
2
ω ，相對於齒輪架c 的轉
速為
c
2
ω
；齒輪3 的轉速為
3
ω ，相對於齒輪架c 的轉速為
c
3
ω ；齒輪架c 的轉速則為
c
ω 。試分析下列條件下此齒輪系的速度比各為若干？

㈠若齒輪2 為主動輪、齒輪3 為輸出端，且齒輪架c 為固定。（7 分）
㈡若齒輪3 為主動輪、齒輪架c 為輸出端，且齒輪2 為固定。（7 分）
㈢若齒輪2 為主動輪、齒輪架c 為輸出端，且齒輪3 為固定。（6 分）

102年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次
食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題
類  科： 機械工程技師

第 4 題
如圖所示一鋼質軸元件上，端點位置承受三維負載：
)
kN
(
55
.0
=
F
；
)
kN
(
8
=
P
；
)
Nm
(
30
=
T

㈠試問圖上A 點之主應力值
1
σ 、
2
σ 、
3
σ 、最大剪應力
max
τ
值與von Mises 應力值σ′
各為若干？（10 分）
㈡若圖上A 點為其最弱點，且該軸件材質之降伏強度為
MPa
200
=
y
S
，試問其分別
基於最大主應力（Maximum normal stress）學説、最大剪應力（Maximum shear
stress）學説與最大畸變能應力（Maximum distortion energy stress）學説，所得安
全係數值各為若干？（10 分）

第 5 題
一鋁製長筒狀兩端密閉之薄壁壓力容器（Thin-walled cylinder pressure vessel），
其外徑為Do = 200 mm，壁厚為t = 6 mm；若此壓力容器之材質具有：降伏強度（Yield
strength）
MPa
150
=
y
S
。若內壓為
Pa
=
P
，
㈠試利用薄壁壓力容器理論（Thin-walled cylinder pressure vessel theory），分
別計算其平均圓周切線向應力（Tangential stress or hoop stress）
t
σ 、長軸向應力
（Longitudinal or axial stress）
l
σ 及徑向應力（Radial stress）
r
σ 值。（12 分）
㈡若此三項應力
t
σ 、
l
σ 及
r
σ 正為其三個主應力，試利用最大剪應力破壞學説，計
算出其對應之安全係數 n 值。（8 分）
A

題目為考試當年公告版本，實務標準請以現行規範為準。