109年公務人員普通考試試題
類 科：機械工程 科 目：機械設計概要
考試時間：1小時30分 座號：
※注意：可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
代號：45360 頁次：4－1
一、一元件之臨界危險點之主應力為390 MPa、100 MPa及210 MPa，使用的 材料其降伏強度為965 MPa，求：（每小題5分，共20分）
該點之最大剪應力？
根據最大剪應力破壞理論，求安全係數？
求該點之馮密西斯（von Mises）應力？
根據變形能（distortion-energy）理論，求安全係數？
二、以 滾 子 鏈 傳 動 公 稱 動 力 Hnom 9 kW ， 主 動 鏈 輪 轉 速500 rpm， 齒 數
1 25
Z ，小鏈輪齒數係數
1.08 1
1 17
K Z
（17齒之K1 ），大鏈輪齒數73，1 工作情況為中等衝擊，使工況係數（service factor）Ks 1.3，排數係數K ：2 單排的K2 ，2排的1 K2 1.7，3排的K2 2.5，4排的K2 3.3，中心距影 響係數K3 ，整排鏈條的許用（allowance）傳遞動力1 Hall K K K H1 2 3 Tab， 選擇一個型號的鏈條，其單股在小齒輪17齒轉速500 rpm的表定功率額定 值 HTab= 4.25 kW ，令安全係數至少為ns 1.2，則設計的傳遞動力：
des nom s s
H H K n ，求：（每小題5分，共20分）
設計的傳遞動力？
整排鏈條的許用傳遞動力（kW）？
所需鏈條為幾排？
實際上的安全係數為多少？
三、圓柱斜齒輪（helical gear）節圓直徑60 mm，傳遞動力7.5 kW，轉速 600 rpm，因壓力角及齒列螺旋角（helix angle）之作用，使徑向力為1770 N 及軸向力為1690 N作用於齒輪節圓柱上，如圖所示，齒輪中心至A端距離 100 mm，至B端50 mm，A端軸承採用斜滾錐軸承，以承受軸向力，B端軸 承採用深溝滾珠軸承，求：（每小題5分，共20分）
傳遞運動之切向力F ？z
作用在A軸承之合力？
軸承B所承受之徑向合力？
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滾珠軸承壽命負荷方程式：
3 6 3
10 10 D
C F L
其中C 為可靠度90%之型錄額定負載（Catalog load rating）或動容量10
（dynamic capacity），設計壽命30000小時，求選擇軸承之C ？10
A y
z
B x Fz
四、如圖所示一個薄板用兩根鉚釘固定在機架上，薄板自由端受平行於板面 的垂直負載：F = 10000 N，鉚釘直徑30 mm，鉚釘材料的許用剪應力強
度 95 MPa
Sall ，求：（每小題5分，共15分）
鉚釘所受的平均直接剪應力？
鉚釘所受的扭矩剪應力？
鉚釘合成剪應力之最小安全係數？
=10000N F
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五、一減速機中間齒輪軸如圖一所示為其絕對尺寸標註，此標註方式沒有考 慮到裝配齒輪及軸承所需保證的軸向精度，因此，須以圖二的相對方式標 註其尺寸，以表示出加工及組裝的規定，安裝兩齒輪的軸段寬度尺寸公差 限界均為（－0.1 mm及－0.2 mm），請解答：
安裝左齒輪軸位寬度之公稱尺寸及公差之標註？（4分）
安裝右齒輪軸位寬度之公稱尺寸及公差之標註？（4分）
請說明兩齒輪之間的間隔環是否需標尺寸及其理由？（5分）
題五圖一
題五圖二
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如圖三所示為此軸之幾何公差標註，其中軸承及齒輪定位軸肩端面相對 於其本身軸段中心線的幾何公差，都已標註完整了。在其他尚未完成幾何 公差標註的部分，包括：兩齒輪的安裝軸段其圓柱面相對於A及B兩端軸 之中心線徑向偏轉度（runout）公差為0.025 mm，兩處齒輪安裝軸段之鍵槽 相對於其本身軸段的對稱度公差分別是0.030 mm（左齒輪軸段）及0.025 mm
（右齒輪軸段），請完成這些部分的幾何公差標註：
兩處齒輪安裝軸段之圓柱面偏轉度公差標註？（3分）
兩處齒輪安裝軸段鍵槽各別的對稱度幾何公差標註？（6分）
請說明在安裝軸承之兩段軸頸所標註的符號是什麼形態的幾何公差？
（3分）
題五圖三
