機械工程 96 年機械設計概要考古題

機械元件設計除了需要瞭解所受負載（受力）情況之外，最根本要獲取的是工件材 料的機械性質如降伏強度、最大拉升強度、彈性極限、線性極限等。（20 分） 請以常見的鋼材為例，在其典型的應力－應變圖上標示相關的機械性質。 說明設計時，大多採用降伏強度為失效計算基礎之原因。

材料的機械性質是指材料在受到外力作用時，所表現出來的性質。下列十種材料性 質中，那四種屬於材料的機械性質？請詳細敘述這四種機械性質的意義。 導電性，硬度，導熱性，延展性，磁性，透光性，韌性，彈性，氧化作用，酸鹼反 應。（15 分）

若汽車傳動軸為一實心，圓柱結構外徑D＝10 cm，當引擎輸出之扭力T＝410 N‧m 時，試求該軸所承受之應力分佈及最大剪應力。（20 分）

試計算圖1 中繩索OA 及OC 的張力值。（15 分）

莫耳圓（Mohr’s Circle）是機械設計常用的分析工具，試就你的了解說明最值得應 用的範圍。以下列機械元件所承受之應力狀態σx＝－80 MPa，σy＝+20 MPa， τxy＝－50 MPa 為例，請盡量導出有用的結果並配合圖示說明。（20 分）

某螺旋彈簧的彈簧常數為k，在未受力時，其長度為L。若將此彈簧截去一半，長 度只剩L/2，但螺距與螺旋半徑皆保持不變，試求所剩半截彈簧之彈簧常數。請詳 述理由或詳列計算過程。（15 分）

在常見的工業機械、運輸工具或設備，甚至你腕上的手錶都可以發現軸承（Bearing） 的應用。請說明軸承的機械功能、常見的分類、並詳述你所了解的三個實例。 （20 分）

若一鑄鐵短圓柱受到拉伸負荷90,000 kg，且其極限強度為8,400 kg/cm2，安全因數 為10，欲安全承受此負荷，則此圓柱之斷面積為何？（20 分）

如圖所示為汽車齒輪箱之齒輪系，其中引擎之主軸與齒輪箱之輸入軸聯結，若齒輪 A 的軸轉速為1750 rpm，N 表示各對應正齒輪之齒數（如齒輪A 之齒輪數為NA 為 20），請求取輸出軸（軸4）之轉數及方向。（20 分）

兩個互相接合的機件組成一「配合」，例如：孔與軸的配合。試敘述「配合」依孔 與軸的直徑大小可分為幾種。請全部列舉並簡述其意義。（15 分） 六、圖2 所示之行星齒輪系中太陽齒輪、行星齒輪及環齒輪的齒數分別為20、30 及80 ，若環齒輪為固定不動，太陽齒輪以100 rpm 的轉速順時針方向轉動，試計算行星 臂之轉速及轉動方向。（20 分） A 45 o 30 o C O 圖1 400N 圖2 Sun gear Arm 30T 20T Planet gear Ring gear 80T