機械工程 93 年機械設計概要考古題

試述金屬材料疲勞（metal fatigue）破壞之原因及其破斷面之外觀。並請說明S-N 曲 線之特性及其在疲勞設計上之應用（20 分）

如圖所示之圓形鋼質扭力桿，其直徑為8mm，在距離固定端500mm 處承受600N-mm 之扭矩。試求此扭力桿之扭轉角度及表面之剪應力各為多少？其相對應之彈簧率 （spring rate）為若干？材料之剪力模數G = 3000 MPa。（20 分）

元件上某點之應力為：σx = 68 MPa，σy = 24 MPa，τxy = 76 MPa，材料之降伏應力（yield stress）為σyp = 260 MPa。 利用最大剪應力理論（maximum shear stress theory）求 安全係數。 利用畸變能理論（distorsion energy theory）求安全係數。（20 分）

如圖所示一圓桿以填角方式焊接於鋼板上，在桿端承受10kN 之負載，若桿之直徑為 50mm，焊道之容許剪應力（allowable shear stress）為94MPa，利用最大剪應力理論 （maximum shear stress theory）求焊道之尺寸w 為多少？（20 分） 九十三年特種考試地方政府公務人員考試試題 科 別： 機械工程 a f

一轉軸當轉速為600rpm 時傳送30kW 之動力，其煞車系統採用如圖所示之單煞車 塊，已知a = 12 cm，b = 28 cm，若輪鼓直徑為16 cm，煞車塊之摩擦係數為0.25。 試求使軸完全停止，需施加之操作力Fa 為多少？（20 分）