機械工程 95 年機械設計概要考古題

一機械元件所承受之應力狀態為 MPa 90 = σx ， MPa 30 = σ y ， MPa 84 = τxy 。機械元 件之降伏強度 MPa 280 = y S ，試以最大剪應力失效理論計算該機械元件的安全係 數。（20 分）

常用的螺桿主要有兩種，分別是傳動螺桿（Power screws）及滾珠螺桿（Ball screws）。 試就兩者間之區別，解釋「為何滾珠螺桿無法自鎖（Self-locking）？」。若欲控制 此螺桿以解決因溫升所產生的變形問題，試從機械設計的眼光，說明如何提供一些 方法以解決此問題？並說明如何提供另一種智慧方法來解決？（20 分）

繪圖指出機械元件內三個會發生應力集中的地方。（10 分）

如下圖所示，一靜止軸和一滑輪承受一靜力2000 lb 作用，試問在圖中直徑1 in.上 所有可能的應力有那些？所對應之數值為多少？並求最大應力所在的位置及其所對 應之應力值。（25 分）

試以與彈簧的彈性係數k 有關的四種參數分別說明增大彈性係數的方法。（15 分）

一個彈性元件受外力產生變形所作的外功，將被轉換成所謂的應變能（Strain energy） ，試簡易推導並解釋拉伸及壓縮扭轉直接剪切之應變能。（15 分）

有一對相嚙合的正齒輪，模數為5 mm，中心距為180 mm，轉速比為3：1，試求 該兩齒輪的齒數與周節。（10 分）

一般頸軸承利用所謂的液動潤滑劑進行支旋轉運動，試解釋薄膜擠壓現象 （Squeeze-film phenomena）。（15 分）

有一螺旋壓縮彈簧係以線徑為3.0 mm 之琴鋼絲所捲成，有效圈數為7 圈，其外徑 為28 mm，自由長度為60 mm。試求壓縮彈簧的彈性係數k。（15 分） 六、若一機械元件所承受之應力狀態為 MPa 100 = σx ， MPa 20 = σ y ， MPa 80 = τxy ，試 求其有效應力（Von Mises 應力）。（15 分） 七、一實心圓軸之直徑為15 mm，轉速為1800 rpm，若軸的允許工作剪應力為 2 50 mm / N all = τ ，試求該軸所能傳遞的動力。（15 分）

盤型彈簧（Initially coned or Belleville spring）有一變形區域是屬於非線性表現，如 下圖所示，此非線性區域在機械設計的眼光有何可以利用的地方？（10 分） 3 in.半徑 2 in. 1 in. 2000 lb 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0 Load P P t P h a b 95 年公務人員普通考試試題 類 科： 機械工程 全一張 （背面） 六、下圖說明一煞車之短屐（Brake with short shoe），其中轂半徑（Radius of drum）＝5 in., a＝16 in., c＝6 in., m＝1.5 in.，短屐尺寸為4 in. × 2 in.，摩擦係數為0.4，壓力為 100 psi，試計算需要作動多少力量P 達到煞車目的。（15 分） a 短屐 P m Fn Ff＝µFn c A m' 5 in.