機械工程 107 年機械原理概要考古題

列出四種間歇運動機構，並說明其原理。（20 分）

有一方牙之螺旋起重機，螺桿之節圓直徑為40 mm、導程為8 mm、手柄施力臂長200 mm， 若重物重3000 N，螺牙面之摩擦係數為0.2，試求舉升時所需之最小施力、機械利益 以及機械效率。（20 分）

如下圖所示之齒輪系，齒輪均為模數2.5 mm、壓力角20 度之標準正齒輪。小齒輪之 齒數為20 齒、轉速1750 rpm，小齒輪傳遞2.5 kW 予50 齒的惰輪3，然後再傳遞予 30 齒的齒輪4。 請繪出齒輪3 的受力自由體圖。（10 分） 請計算出齒輪3 軸心b 之受力大小。（10 分） y 50 T 4 b c 3 x 20 T 30 T a

一個槓桿如下圖所示，若其機械效率為0.5，F1 為負載，F2 為施力，則機械利益為 多少？（20 分）

緊固用螺絲常於使用時承受衝擊、震動等負載而可能造成鬆脫之場域，試舉例並說 明五種工業界常用的螺帽防鬆脫作法。（20 分）

二、如下圖(a)所示之連桿機構，其中3, 4, 5 三個桿件形成複接頭，如(b)圖，請計算該機 構之自由度。（20 分） (a) (b)

一滾珠軸承之基本額定負載為10800 N，若受到一個徑向700 N 之負載，則其預期壽 命為何？並說明在相同的壽命下，如果想要增加負載有何作法。（20 分）

有一由六個圓盤形彈簧片所組合而成之彈簧裝置，如圖所示，若每一彈簧片之單獨 彈簧常數皆為k，試求此組合後裝置之彈簧常數並說明此種盤形彈簧之受力-變形曲 線特徵。（20 分）

如下圖所示的單向離合器，請針對外側機件3 分別是逆時針旋轉（圖示之方向）與 順時針旋轉，說明為何該裝置可以做為單向離合器。（20 分） 3

如下圖所示之起重機，由一曲柄A（力臂長L）、兩個齒輪（B 及C）及一個直徑為 D 之絞盤組成。若要用F 的力量來推曲柄A 拉起W 之重物，求齒輪B 及C 之直徑。 齒輪之模數為m，B 齒輪之齒數為T。（20 分）

有一20°壓力角之公制短齒正齒輪，模數為5 mm，齒數為30，試求此齒輪之節圓直 徑、外徑、基圓直徑、周節、齒厚。（20 分）

2 107年公務人員特種考試警察人員、一般警察人員考試及 107年特種考試交通事業鐵路人員考試試題 全一張 （背面） 考試別： 鐵路人員考試 等 別： 員級考試 類科別： 機械工程 科 目： 機械原理概要 ° = 30 θ 四、如下圖所示具徑向運動之盤型凸輪，若從動件的運動為 ，θ為 凸輪轉角，據以設計凸輪外形，若凸輪逆時針等速旋轉，轉速10 rad/sec，請計算出 時，從動件之速度與加速度。（20 分） mm ) cos 1( 10 ) ( θ θ − = S

如下圖所示之吊起機構（修正型司羅氏直線運動機構）之瞬間位置，此時P 點吊一 重物W，請算出D 點需多大的扭矩T 才能平衡？圖中AB 桿垂直於PC 桿，BC 桿和 平面夾角45°，B 為PC 桿（長度2L）之中點，DC 桿長為L。（20 分） 3L L F2 F1 A W F B C D 絞盤 L P A B C D W

如圖之連桿機構，各桿長度lAB = 27 cm、lBC = 31 cm、lCD = 32 cm、lAD = 21 cm、 lCE = 50 cm，試判斷ABCD 四連桿組是否為雙曲柄機構且計算滑塊E 之衝程。（20 分） A B C D E 單一圓盤形彈簧片 六個圓盤形彈簧片組合

兩個相等有效線圈數、長度、相同材料的螺旋壓縮彈簧，其配置方式是將其中一 個放置在另一個彈簧的內側（如下圖所示，彈簧平均線圈直徑D1=2D2 及線材直 徑d1=2d2），且承受到壓縮負載P=120 N。試問兩個彈簧分別承受多少負載？其中彈 簧率（spring rate） a N C3 8 k = Gd ，彈簧指數C=D/d，G 為材料剪彈性係數，Na 為有效 線圈數。（20 分） P P