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）

下列公制設計圖面中對元件特徵之標註，請述其涵義。 Φ45H7？（5 分） 2 × Φ8.04－8.07

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）

右圖中各彈簧常數分別為K1＝4N/m、K2＝5N/m、K3＝8N/m、K4＝10N/m，當質量 M＝2kg 時： 系統之等效彈簧常數為何？（10 分） 系統之自然頻率為何？（5 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）

試以簡圖說明自動對正滾珠軸承（Self-aligning ball bearing）各構成元件與工作原理。 （15 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 全一張 （背面） a f

簡述使用鏈條（Chain）傳動的優點與缺點。（10 分）

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）

簡述常用防止螺栓連接鬆動的方法。（15 分） 六、有一螺旋千斤頂，手柄半徑為200mm，螺桿導程為10mm，若機械損失為20%，當 施力為98N 時，可升起質量為多少之物體？（15 分）（重力加速度為9.8 m/sec2） 七、下圖所示直徑40mm 之圓棒，懸臂端承受兩方向的力矩，其中Mx＝1.2KN．m、 Mz＝2.0KN．m；試計算圓棒上半部距離懸臂端1m 之A 處： 最大剪應力（Shear stress）（5 分） 最大正向應力（Normal stress）（5 分） 有效應力（Effective stress or von Mises stress）（5 分） Φ0.02○ M A C D○ M （10 分） M K1 K2 K3 K4 Y Z A Mz 40mm X Mx 1m Φ