機械工程 113 年機械設計學考古題（共 4 題）
資料來源：考選部歷屆試題｜法律人 LawPlayer 整理
https://lawplayer.com/exam/mechanical-engineering/113-%E6%A9%9F%E6%A2%B0%E8%A8%AD%E8%A8%88%E5%AD%B8

第 1 題
有一S310 × 74 型鋼所構成之結構柱（Column），承受如圖所示作用在y
軸上的偏心負載P，若可忽略因挫曲（buckling）所可能產生之問題（即
此柱可視為短柱，short column），且材料之降伏強度（yielding strength）
為250 MPa、抗拉強度（tensile strength）為320 MPa，設計時基於最大
剪應力理論（maximum shear stress theory）之安全係數為2.0，試求此柱
容許之最大負載P。（25 分）
柱之型鋼截面

第 2 題
有一薄壁（thin-walled）之圓柱形壓力容器，其桶身之平均直徑d = 1.5 m、
壁厚t = 15 mm，在其使用過程中內壓力p 在pmin = 0.8 MPa、pmax = 4.0 MPa
間週期性變動，無外部壓力，且材料之降伏強度（yielding strength）
Sy = 300 MPa、抗拉強度（tensile strength）Su = 400 MPa、修正後之疲勞
限Se = 150 MPa，試求根據靜態降伏失效與疲勞失效（Soderberg’s theory）
分別之設計安全係數。（25 分）

第 3 題
如圖所示同材質之鋼軸與轉盤係以緊迫配合（press fit）進行組裝設計，
其中尺寸a 25 mm、b 50 mm、c 125 mm、l 100 mm，配合公差設
計為100H7s6，即軸直徑
0.093
0.071
100
、孔直徑
0.035
0.000
100
，材料性質E 210 GPa、
0.3、接觸面摩擦係數f 0.15，試求：
㈠組裝時可能之最大與最小半徑干涉量
max
、
min
。（10 分）
㈡組裝時，若以軸向力推動，則選用機台至少所需之軸向推力規格大小。
（10 分）
㈢組裝完成後，不產生接頭打滑下至少所能承受之軸向轉動扭矩。（5 分）
可參考公式：
2
2
2
2
2
2
2
(
)
(
)(
)
2
E
b
a
c
b
p
b
b c
a
(a)
(b)
Hub
Eh, vh
l
Es, vs
Shaft
us
uh

第 4 題
有一液體潤滑之頸軸承（journal bearing），如圖所示，其中r 為軸頸半
徑、L 為軸承長度，假設軸承上之徑向負載W 不大，油膜厚度c 可維持
均勻（即軸與軸承間同心、無中心偏置），軸之轉速為n(rps)、潤滑油之
絕對黏度（absolute viscosity）為，試推導軸承運轉之流體黏滯扭矩及
其等效摩擦係數f（即Petroff’s 方程式）。（25 分）

題目為考試當年公告版本，實務標準請以現行規範為準。