機械工程 104 年機械設計學考古題

有一由馬達驅動之離心式水泵，傳遞功率 kW 3 = P ，水泵軸之轉速 rpm 960 = n ， 已知該軸為實心圓桿且材料為S45C（降伏強度 MPa 450 = y S ），考慮設計安全因子 5.3 = s F ，試按強度要求計算軸所需之最小安全直徑d。（剪降伏強度 y sy S S 5.0 ≅ ）。 （25 分）

下圖所示為一水平展開式二級圓柱螺旋齒輪減速箱，已知中間軸高速級大齒輪為左 旋齒輪，齒數 53 1 = z 、螺旋角 ° =15 1 β 、法向模數 mm

1 = n m ；中間軸上低速級小齒 輪亦為左旋齒輪，其齒數 17 2 = z 、法向模數 mm 5 2 = n m 。試問：低速級小齒輪的螺 旋角 2 β 應設計為多少，才可使中間軸上兩齒輪之軸向力相互抵消？（25 分） 三、今一軸上配置一對面對面之角接觸滾珠軸承，已知載荷平穩、工作溫度低於100℃， 軸上外力 N 3600 = r F 、 N 9000 = a F ，其方向及作用點到支點的距離如圖所示， 試分析及計算軸承1、2 之等效動載荷1P 及 2 P 。（該軸承之徑向負載係數X 及軸向 負載係數Y 值為：當 14 .1 / ≤ r a F F 時， 1 = X 、 0 = Y ；當 14 .1 / > r a F F 時， 35 .0 = X 、 57 .0 = Y ）。（25 分） rF 100 a F 200 1 2 104年公務人員高等考試一級暨二級考試試題 全一張 （背面）

下圖所示採用兩個普通螺栓夾緊圓軸，已知連接柄端受力 N 240 = R F ，連接柄長 mm 420 = L ，圓軸直徑 mm 65 = d ，夾緊接合面摩擦係數 15 .0 = f ，螺栓材料許用 拉伸應力 MPa 80 = a σ ，試計算螺栓危險直徑 1 d 。（需考慮螺栓同時受有拉應力和 預擰緊產生之切應力時，其複合應力 c σ 的計算需將拉伸應力σ 加大30%）。（25 分） d 240 N R F = 420 mm L = 螺栓軸線 螺栓軸線 螺栓軸線 螺栓軸線