機械工程 104 年機械設計學研究考古題

一剛體受一動態疲勞力，假設其疲勞力之平均值為 m σ ，振幅為 a σ ，該物體之材料降 伏強度為 y S ，極限強度為 u S ，彈性極限為 e S 。 圖一為該物體材料之S-N 圖，S1, S2 分別對應N1, N2。試問其疲勞限界（Endurance Limit）量值為何？（5 分） 試問圖一的S-N 圖所適用的 m σ 範圍？（5 分） 請利用圖一的資訊，繪製出Goodman Line，並清楚標示各軸的物理量，以及S1 , S2 , N1 , N2 , N3 , y S , u S 的位置。（15 分）

圖二為一半徑為R，楊氏系數為E，長L 的懸臂樑，就以下施力狀況計算出等效彈性 係數： 在端點受一垂直向下的外力F，產生( y − )方向的位移量D，試計算其等效彈性係 數（F/D）。（15 分） 在端點受一( x + )方向的扭力T（右手定則），產生角位移量θ ，試計算其等效彈性 係數（ θ T/ ）。（15 分） 圖一 S-N 圖 圖二 懸臂樑等效彈簧 104年公務人員升官等考試、104年關務人員升官等考試 104年交通事業公路、港務人員升資考試試題 代號：15930 全一張 （背面） 等 級： 簡任 類科（別）： 機械工程 科 目： 機械設計學研究

一減速正齒輪組，輸入齒20 齒，減速比為5：1，正齒輪之模數為1，壓力角20 度， 試問： 輸出齒應為多少齒？（10 分） 請問壓力角對轉軸產生的是何種外力？試用繪圖說明。（10 分）

圖三為一剛體，可視為由長L 截面積為A 的a 部分與長H 截面積為A 的b 部分組合 而成，假設a、b 兩部分為理想接合且a、b 均為半徑r 的均質實心圓柱剛體，楊氏係 數E，轉動慣量I，降伏強度 y S 。令a 之頂端為固定端，b 之尾端受一垂直向下的外 力F。 試繪出a、b 元件各別的自由體圖（F.B.D）。（10 分） 試計算出受F 外力後之總應變能。（15 分） a b F L H 圖三 剛體受力圖