機械工程 112 年機械原理概要考古題

試述栓槽鍵（spline）的組成、自由度及使用的情境與優缺點。（25 分）

若要設計一個千斤頂，可以何種機構進行？並說明設計時的相關考量。 （25分）

如圖所示之平面連桿機構，試列出其桿件數N、對偶數P，並據以判別 其為何種運動鏈及其自由度。（20 分）

試述四種可以改善一具有干涉問題正齒輪對的方法。（25 分）

一外嚙合漸開線正齒輪組，兩齒輪齒數分別為10及70，模數為5，為達到 20°壓力角所設計之中心距為200 mm，但因組裝問題造成中心距比設計值 大10 mm，試求齒輪組運作時大齒輪之基圓直徑、小齒輪之節圓直徑、模 數、壓力角與轉速比。（25分）

如圖所示之帶式煞車器，煞車輪轂之轉速為150 rpm，a = 121.2 mm，摩 擦係數μ = 0.15，試求在施力900 N 下，煞車器所能吸收的摩擦功率。 （20 分）

試述選用下列軸承時的主要情境考量，以錐狀滾柱軸承替代直滾柱軸承、 以直滾柱軸承替代滾珠軸承、以滾針軸承替代滾珠軸承及以自我對心滾珠 軸承替代單列滾珠軸承。（25 分）

請說明鏈條鏈輪傳動的特性。一自行車前後鏈輪齒數比為3：1，後鏈輪為 19齒，後輪外徑26吋，若踩踏前鏈輪轉速60 rpm，試求前鏈輪齒數與此條 件騎乘上坡的車速可達多少km/hr？（25分）

如圖所示之複式齒輪系，其各輪之齒數TA= 50、TB= 40、TC=60、TD= 25， 且整個輪系之機械效率為0.9。當A 輪為主動輪且其轉速為600 rpm、功 率為5 kW，試求輸出輪D 之轉速及扭矩。（20 分）

利用一銷（pin）以符合45H7/g6 餘隙配合作為兩連桿接合的旋轉樞（pivot）。 對應國際公差（IT）分級，此樞孔的公差為0.025mm、銷軸的公差為0.016mm、 銷軸的基本偏差為-0.009 mm。試求：（每小題5 分，共25 分） 樞孔與銷軸的基本直徑。 樞孔的最小直徑。 樞孔的最大直徑。 銷的最小直徑。 銷的最大直徑。

設計一機器欲於兩平行軸間傳遞動力，請說明三種可運用之機構與其動 力的傳遞方式。（25分）

有一1 kW 功率之馬達，其額定轉速為1200 rpm、輸出軸之直徑為24 mm， 其上係以穿過軸孔之實心圓桿銷連接輸出套筒軸，若使用之圓桿銷的容 許剪應力（allowable shear stress）為25.0 MPa，試求設計時應選用之最 小圓桿銷直徑。（20 分） 馬達軸 輸出套筒軸 圓桿銷

有一個四連桿組，其中三個桿件的長度分別為5 cm、2 cm 以及4 cm， 若此四連桿組至少有一桿件可做360 度的旋轉，則剩餘另一個桿件的長 度範圍為何？（20 分）

有一如圖所示之單片圓盤式離合器，其離合器圓盤B 兩側各有摩擦來令 片（即兩側各有摩擦面），接觸面上有相同的軸向力，來令片之外直徑為 120 mm、內直徑為80 mm，若此來令片容許之最大接觸壓力為5 kPa， 接觸面之摩擦係數為0.4，且接觸面可假設為均勻壓力，試求此離合器不 產生打滑所能傳動之扭矩及所需施加之軸向力。（20 分） 來令片

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