機械工程 102 年機械設計考古題

下圖所示，一直徑d = 20 mm 的圓形衝頭，欲打穿板厚t = 5 mm，若板使用灰鑄鐵50 級數，試求所需的力量F 為多少牛頓？此時之壓應力為多少N/mm2？灰鑄鐵50 級 材料特性：最小拉力強度50,000 psi，平均橫向負載3,000 lb，壓力強度160,000 psi， 平均剪力強度64,000 psi。（1 in = 25.4 mm, 1 kg = 2.2 lb, 1 psi = 1 lb/in2）（25 分）

下圖所示，有兩元件以一M20x1.5 之細牙螺栓鎖固，該螺栓受應力面積As = 272 mm2， 該元件受一變動負載P 由4.0 kN 至40 kN，螺紋之應力集中係數K = 4，元件及螺 栓為相同之材料，其降伏應力Sy = 410 MPa，疲勞極限Se = 210 MPa。請以索德堡 （Soderberg）理論計算此螺栓在下述二種狀況下是否安全？㈠無預負載，（10 分） ㈡預負載為40 kN。（15 分）假設元件受力範圍之直徑為螺栓直徑的3 倍。

有一開式平皮帶傳動裝置，兩個皮帶輪直徑相同均為700 mm，皮帶與皮帶輪間的 摩擦係數為0.3。主動輪以600 rpm 之速率運轉，若作用在傳動軸上的負荷不超過 1,000 N，且不考慮離心力效應，試計算主動輪可傳送之動力？（25 分） F d t Fi P P P P 102年公務人員特種考試身心障礙人員考試試題 類 科： 機械工程

㈠鏈條傳動裝置在運轉過程中之振動與噪音常是因為「多邊形效應（Polygon effect）」造成，請說明「多邊形效應」產生的原因。（5 分） ㈡請舉出一種提升金屬材料耐久極限（Endurance limit）的方法，並說明為何該方 法可以提升耐久極限。（5 分） ㈢飆車族為求行車穩定性常以降低車身達成，因此更換短避震彈簧或切斷原避震彈簧 均為可行途徑；若將彈簧有效圈數切掉一半，試問彈性係數的變化為何？（5 分） ㈣聯軸器（Coupling）的使用目的為何？離合器（Clutch）的使用目的為何？兩者有 何不同？（5 分） ㈤請說明正齒輪破壞的可能原因？（5 分）

2 Arm 6 1 250 200 125 275 F