機械工程 107 年機械設計概要考古題

如圖所示為同一零件的三種不同尺寸標註，每一尺寸包括基本尺寸與公 差。請回答下列問題： ㈠根據各分圖標示的尺寸，估算A 與B 兩孔間之距離AB 的範圍分別為 何？若該零件的兩個孔要與另一零件的兩個軸相配合，身為設計者你 認為最適合及最不適合的標註各為何？說明你的理由。（20 分） ㈡依據圖(a)及(b)，計算該零件總長度的範圍分別是多大？（5 分）

一根斷面均勻的實心鋼軸，受到靜態負載的作用下，經由負載分析獲得 如圖所示的彎矩圖（M-x）。已知該軸直徑D = 30 mm，降伏強度（yield strength）Sy = 669 Mpa。 ㈠試計算該軸在A、B 及C 三處的最大彎曲應力，並根據畸變能失效理 論求安全係數各為何？（20 分） ㈡試依據㈠的計算結果，說明A、B 及C 三處那一處是該軸結構最弱的 地方？是否均符合安全設計？若有不符合安全之虞，設計者要如何進 行設計改良？請說明之。（10 分） B A A B B A M (N-m) A B C x 750 (c) (b) (a) 120±1 120±1 80±1 40±1 40±1 40±1 40±1 40±1 40±1

在可靠度90%時，滾動軸承的負載(F)及壽命(L)滿足(F)(L)1/a = 常數。依 據該關係式，請回答下列問題： ㈠要使滾珠軸承（ball bearing）的壽命為原來的兩倍，該軸承的負載要 降低為原來的多少倍？（10 分） ㈡若施加於滾柱軸承（roller bearing）的負載為原來的兩倍，該軸承的壽 命降低為原來的多少倍？（10 分）

如圖所示之回歸齒輪系，正齒輪A、B、C 與D 的模數m 均為2 mm， 齒輪組的中心距CAB = CCD 為120 mm。齒輪A 的齒數為24，齒輪C 齒 數為30。輸入軸在轉速1200 rpm 下傳遞4 kW 的功率。試求齒輪B 與D 的齒數，輸出軸的轉速，以及作用在齒輪A 與D 的切線力。（25 分） B C 輸 入 軸 輸 出 軸 A D

如圖所示軸a 輸入力矩Ta = 2.62 N．m，兩直齒傘（圓錐）齒輪的齒輪大端模數m = 3 mm， 壓力角20°，大、小齒輪齒數分別為30 及18，求： ㈠作用在大齒輪切向力（5 分）及徑向力。（5 分） ㈡C 為徑向軸承，D 為雙向軸承，求作用在軸承D 之軸向力（5 分）及徑向力。（5 分） （長度單位：mm）