機械工程 105 年機械設計考古題

㈠若你是一位工程師，當發現一部機器的螺栓斷裂，請說明你如何從斷裂的表面判 斷造成螺栓破壞的原因是由於靜載荷（Static loading）還是變動載荷（Variable loading）。（10 分） ㈡受到純扭矩的圓軸常會採用何種設計方法以減輕轉軸的重量，並說明其理由。 （10 分）

一根以延性材料製成的機械元件，令該延性材料之降伏強度為 y S ，且它受到靜態負 荷所產生的應力狀態為平面應力 x σ ， y σ ，xy τ ，工程師應如何判斷該圓棒元件是否安 全，說明其理論依據與判斷過程。（20 分）

工程師選用一根以線徑為3 mm 琴鋼絲所捲成之螺旋壓縮彈簧，其外徑為33 mm，有 效圈數為12 圈，琴鋼絲的剛性模數G 為 3 10 3. 79 × MPa。工程師發現雖然該螺旋壓縮 彈簧的彈簧常數（k）為所求，但外徑卻太大，必須變更設計將外徑改為28 mm，試 求該壓縮彈簧的彈簧常數以及該壓縮彈簧的線徑應改成多少才能使彈簧常數不變。 （20 分）

一根碳鋼製的機械元件，已知其極限拉伸強度（Ultimate tensile strength）為 ut S ，降 伏強度（Yielding strength）為 y S ，持久限（Endurance limit）為 e S ；該機械元件受到 變動週期應力的作用，變動應力的最大應力為 max σ ，最小應力為 min σ ，若已知疲勞 表面修正因數為K1，疲勞尺寸修正因數為K2，應力集中因數為K3，其餘的修正因數 皆為1，試問工程師如何運用上述資料計算出該機械元件的安全係數。（20 分） 105年公務人員特種考試關務人員考試、 105年公務人員特種考試身心障礙人員考試及 105年國軍上校以上軍官轉任公務人員考試試題 考試別： 身心障礙人員考試 等 別： 三等考試 類 科： 機械工程 科 目： 機械設計

如下圖所示之正齒輪減速器（Gear speed reducer），已知太陽齒輪2 的齒數為20 齒， 齒輪3 與齒輪4 的齒數分別為24 與20 齒，齒輪5 的齒數為24 齒；圖中太陽齒輪2 被固定，行星齒輪3 與行星齒輪4 為一個複式齒輪。減速器以行星臂的轉軸a 為輸 入軸，轉向如圖中所示，太陽齒輪5 的轉軸b 為輸出軸，試求該齒輪減速器的減速 比和輸出軸b 的轉向。（20 分）