機械工程 113 年機械設計考古題（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-mechanical-design

第 1 題
如圖一所示有一圓棒固定在牆上，圓棒長度為3 L(m)、半徑為R(m)，材
料具有降伏強度S(N/m2)，在Z
2 L
處受到一朝負Y 方向的外力F(N)，
並在Z
3 L
處受到一扭矩T(Nm)。試求元素A 受到的von Mises 應力為
何？此外，根據最大畸變能模型（Maximum Distortion Energy Model），
則元素A 的安全係數是多少？作答時需要標註單位。（20 分）
圖一

第 2 題
有一材料的極限拉伸強度為750 MPa、疲勞耐久限為340 MPa、降伏強
度為510MPa，此材料在一特定方向上受到動態正向應力（平均為100MPa、
振幅為120 Mpa），請根據Modified Goodman 模型（由Yield Line 及
Goodman 兩個模型組成）評估此材料的疲勞安全係數。作答時需要標
註單位。（20 分）

第 3 題
有一截面為圓形的螺旋彈簧，其兩端受到軸向外力F(N)，彈簧外徑為D(m)，
圓形彈簧線直徑為d(m)，試求彈簧在截面上受到的剪應力（請忽略曲率
及應力集中所需要的修正，僅需要計算橫向剪應力及扭轉剪應力的和）。
作答時需要標註單位。（35 分）

第 4 題
有一皮帶輪系統（包含一扁型皮帶、兩個皮帶輪），相關幾何尺寸如圖二
所示，皮帶具有0.5 kg/m 的單位質量，且有
iF
190 N
的初始張力。有一
10 kW 馬達以2000 RPM 驅動左邊的小皮帶輪，假設馬達扭力100%施在
皮帶輪的帶動上，試求皮帶輪中心到中心的距離C、小皮帶輪的皮帶接
觸角度θd、小皮帶輪上皮帶內的離心力FC、皮帶張力F1 及F2（需考慮
初始張力、離心力及馬達扭力）。作答時需要標註單位。（25 分）
圖二

題目為考試當年公告版本，實務標準請以現行規範為準。