機械工程 111 年機動學與機械設計考古題

111年專門職業及技術人員高等考試建築師、 31類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 等 別：高等考試 類 科：機械工程技師 科 目：機動學與機械設計 考試時間：2 小時 座號： 不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。 本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。 如下圖所示為摩托車（Kawasaki Uni-trak）的後懸吊機構，請繪簡圖說明 連桿數、各接頭形式，並試求此平面機構的自由度。（15 分） 試說明為符合實際應用的需要，設計凸輪機構時有那三項設計限制與凸輪 尺寸的大小有關，必須加以考慮，請說明之。（15 分） 機構上之瞬時中心可以用甘迺迪定理（Kennedy’s theorem）或三心定理 （theorem of three centers）決定之，試繪圖說明該定理的內容。（10 分） 下圖的轉軸以皮帶輪受力驅動，假設A, B 兩位置的軸頸軸承不考慮摩擦 力的影響，轉軸材料的降伏強度是500 MPa。請同時繪製自由體圖、力 矩圖（x-y 和x-z 兩個平面）和扭矩圖，並計算轉軸的最大彎矩。（20 分） z y x A B C D 0.250 m 0.250 m 0.150 m 0.050 m 0.075 m 300 N 200 N 400 N 550 N 請回答以下的問題：請說明延性（ductile）材料和脆性（brittle）材料 的差異性？請從材料強度及拉延之最大容許應變範圍來說明。（5 分） 延性材料的靜力失效理論有那些？這裡面最保守的是那一種理論？ （5 分） 接觸形式的傳動元件，例如：齒輪、凸輪與螺桿等都有背隙（backlash） 問題需要考慮。試說明背隙的來源，並指出在那一種運動形式特別需要 注意此問題，還有在機構上通常如何降低背隙的影響。（10 分） 有一鋼製圓棒材料承受穩定的扭轉剪應力103 MPa 和交變彎矩應力 172 MPa，請分別用畸變能理論（distortion energy theory）計算靜力安全 係數（factor of safe），並用修正古德曼準則（Modified Goodman criterion） 計算無窮壽命時疲勞之安全係數、材料之耐久限、降伏強度，以及最大 拉伸強度分別是 e S 276 MPa  ， y S 413 MPa  ， ut S 551MPa  。（20 分）