機械工程 103 年機械設計考古題

以萬能試驗機做材料拉伸試驗時，試片處於單軸拉伸狀態，當試片降伏時，x=0, y=200 MPa, xy=0。繪製莫爾圓表達此應力狀態，（5 分）此時最大主應力大小和 方向為何？（5 分）最大剪應力大小和方向為何？（5 分）由此莫爾圓請解釋為何 材料的剪力降伏強度是拉伸降伏強度的一半？（10 分）

請回答下列問題：（每小題5 分，共25 分）  下圖為一鉚釘與板塊的接頭，請問該接頭破壞的可能原因有那些？ 何謂殘餘應力？其產生原因為何？其可能的影響為何？ 判斷疲勞破壞的米勒法則（ Miner’s rule）是在何種受力狀態下使用？  有一G10400 的鋼板受到冷作加工（Cold working），其降伏強度、最大拉伸強度 以及硬度是否會改變？請說明原因。  請說明動力螺桿（Power screw）的自鎖（Self-locking）現象？其原因為何？

試求圖中的剎車（Brake）所能吸收的：  摩擦功率。（14 分）  桿臂長a=？（6 分）

如圖所示是一個典型的齒輪減速機，輸入功率為5 kW@1750 rpm，齒輪模數m=1、 壓力角20 度，齒輪A、齒輪B 分別為20 齒和30 齒。繪圖描述兩正齒輪咬合時之基 圓、節圓、壓力線、壓力角，並推導兩齒輪間正向負荷（Wn）、切線負荷（Wt）及 徑向負荷（Wr）的關係，（10 分）並詳細列出Wn、Wr 和Wt 之計算式，但不需實 際算出數值。（15 分）

請推導貝楚夫軸承方程式（Petroff’s equation），並說明該方程式在何種條件下才有 效？（10 分）

1045 的熱軋（Hot-rolled）鋼板，承受下列應力： x =231 kg/cm2， y =-2030 kg/cm2， xy  =0。材料降伏強度為 yp  =3150 kg/cm2。  試以最大剪應力理論求安全係數Nfs。（6 分）  試以von Mises-Hencky 理論，求安全係數Nfs。（7 分）  若板料為Class 25 的鑄鐵做成（抗壓強度 uc  =-7000 kg/cm2 ，抗拉強度 ut  =1750 kg/cm2），求安全係數Nfs。（7 分）

自動化機械中常需要加裝感測器，感測各種物理量後，以電氣訊號方式回饋至控制 器。今要感測以下五種物理量，試分別各舉一個你所知道的感測器或感測方法，能 將感測物理量轉換成電氣訊號，達成自動控制的功能，並說明其操作方式和原理： 光、 熱、 長度、 力、 加速度。（每小題5 分，共25 分） （請接背面） input output B A 103年公務人員特種考試外交領事人員 及外交行政人員、國際經濟商務人員、 民航人員及原住民族考試試題 考 試 別：原住民族特考 類 科 組：機械工程 全一張 （背面）

下圖所示，有一螺栓接頭，某操作員於鎖緊該接頭時，使螺桿（鋼製，M101.5） 承受一預張力Fi = 4500 N。該螺栓接頭之被鎖件的長度Lm1 = Lm2 = 20 mm，被鎖件 之軸向（延受力方向）剛性為螺桿的3 倍，請問該螺栓接頭受一分離力（Separating force） P = 5400 N 時，該接頭是否會被分開？請詳列計算過程。（20 分） 螺 栓 P Member 1 Member 2 P Lm1 Lm2 鉚釘 P P P P 300 mm 16 mm cover plates 24 mm main plate 1 0 3 年公務人員特種考試警察人員考試 103年公務人員特種考試一般警察人員考試 103年特種考試交通事業鐵路人員考試試題 全一張 （背面）

已知單條普通V 型皮帶可以傳遞的最大功率為3.75 kW，主動輪基準直徑為 100 mm，轉速為1200 rpm，皮帶與皮帶輪間之接觸角度為150 度，皮帶與皮帶輪 間的摩擦係數為0.35；試求皮帶的：（每小題5 分，共20 分）  有效挽力（Effective force）。  緊邊拉力。  鬆邊拉力。  最大有效圓周力（不考慮離心力）。 187.5 mm 300 mm 900 N 150 mm μ=0.15 75 a 75 103年公務人員高等考試三級考試試題 代號： 全一張 （背面） 26240 26440

如圖所示是一個汽車雨刷機構，由左右兩組四連桿構成。左半四連桿中（1, 2, 3, 4） 何者為固定連桿、輸入曲柄、輸出曲柄和連接連桿？（5 分）右半四連桿中（1, 4, 5, 6） 何者為固定連桿、輸入曲柄、輸出曲柄和連接連桿？（5 分）描述兩組四連桿的動 作，由四連桿的動作來看，左半四連桿中（1, 2, 3, 4）及右半四連桿中（1, 4, 5, 6） 各屬於何種機構（「曲柄搖桿(crank and rocker)」、「雙曲柄(double crank)」、「雙搖 桿(double rocker)」）？（15 分） 1 3

下圖所示為一齒輪減速裝置，其輸入軸“A”與輸出軸“C”同在一直線上，輸入軸被一 馬達驅動，當該馬達的輸出功率為1 kW、轉速為1725 rpm、順時針方向運轉。請 計算： 輸出軸的轉速與方向（10 分）； 輸出軸的輸出扭力。（10 分）

圖中的軸承（Bearing）受到如圖示的穩定負荷，而且不旋轉。 請於A 點元素中，繪 製顯示其應力狀態的立方塊，並使用莫爾圓計算該位置的主應力。（10 分） 請於 B 點元素中，繪製顯示其應力狀態的立方塊，並使用莫爾圓計算該位置的主應力。 （10 分）（請將位置的橫向剪應力效應納入計算。）

請 寫出下圖1~5 各油壓控制元件之名稱。（10 分）  說明油壓傳動之優缺點。（10 分） 蓄壓器應用迴路 4 3 5 1 2

下圖所示為一寬60 mm，厚2.5 mm 的長方形板，其中心有一直徑為6 mm 的貫穿孔。 該板之材料為1040 碳鋼，其材料特性為：Su = 372 MPa、Sy = 330 MPa、Se = 186 MPa。 該板受一完全反覆的變動力（Completely reversed alternating force）Pa = -8 kN 至 8 kN。該板受此力不會產生挫屈現象，且其疲勞集中應力係數Kf = 2.29。請計算該 板在此受力狀況下是否具有無限壽命。（25 分） Pa = 8 kN t = 2.5 mm b = 60 mm d = 6 mm Pa = 8 kN Output shaft “C” N4 = 48 teeth 4 N3 = 16 teeth Compound shaft “B” N2 = 48 teeth 3 2 N1 = 16 teeth 1 Motor-driven input shaft “A” cw

圖中為一綜合切削中心機（Machining center）之銑刀軸（Spindle），刀軸表面插入 主軸頭錐孔後承受之面壓（Face pressure）為4 kg/cm2，刀軸與錐孔間之摩擦係數為 μ=0.25，試問抓刀力應為多少kg（可畫自由體圖來幫助解答）？（15 分）另外常 用於綜合切削中心機之公制銑刀軸，其代號種類主要有那些？（5 分） (a)鋼珠式 (b)瓣爪式 120 mm 銑刀 P f f R 100 mm 70 mm θ/2 θ T=7,000 in-lb P=2,000 lb T=7,000 in-lb B " 2 1 5 A " 4 3 2 " 4 3 2 R .

4 2 馬達 雨刷 1 1 雨刷 馬達