103年公務人員特種考試關務人員考試、103年公務 人 員 特 種 考 試 身 心 障 礙 人 員 考 試 及 103年 國 軍 上 校 以 上 軍 官 轉 任 公 務 人 員 考 試 試 題
代號：30940
考 試 別：
等 別： 三等考試 類 科： 機械工程 科 目： 機械設計
考試時間： 2 小時 座號：
身心障礙人員考試
※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。
（請接背面）
全一張
（正面）
0
xz yz zz
一、一均勻鋼棒其上某一點之應力張量值達到下列狀況時，
9 8 0 8 19 0 0 0
xz yz
xx xy
xy yy
σ τ τ σ τ τ
τ τ σ
⎡ ⎤
⎢ ⎥ ⎢=
⎢ ⎥ ⎢
⎢ ⎥
(
MPa)
⎡ ⎤
⎥⎥
⎢ ⎥
⎣ ⎦
⎣ ⎦
1
(MPa)
試問在該點：
對應之最大主應力σ ，σ 及2 σ3值各為若干？（6 分）
對應之最大剪應力τmax值為若干？（6 分）
對應之 von Mises 應力σ′值為若干？（8 分）
MPa
=90
二、一承受週期應力σmax ，σmin =30 MPa 之鋼製零件，其拉伸之抗拉強度
（ultimate strength）Sut =600MPa，降伏強度（yield strength） S MPa
150
MPa
= 450
y ，修正
後之疲勞限（endurance limit）Se =
mm 021 . 0
，若不考慮應力集中之影響，試分別以 下列破壞理論計算其設計時之安全係數：
一次週期破壞理論（Single cycle failure theory）（6 分）
古德曼疲勞破壞理論（Goodman's fatigue failure theory）（7 分）
蘇德堡疲勞破壞理論（Sodeberg's fatigue failure theory）（7 分）
三、一液動潤滑之滑動軸承（Journal Bearing）其公稱尺寸（Nominal Size）為25 mm，
其轉軸與外環軸承座係採緊密滑動配合（Close Running Fit）設計，亦即25H8/f7配 合 ， 由 規 範 知 此 公 稱 尺 寸 對 應 之 IT7 級 與 IT8 級 公 差 ， 分 別 為Δ =d
m
與 m
033 .
=0
ΔD 。其配合之基本差異量（Fundamental Deviation）為δF = −0.02mm，試 問：
此處之配合係屬基孔制（Hole Basis）或基軸制（Shaft Basis）？（6 分）
該軸承座之最大（Dmax）與最小（Dmin）內徑值各為若干？（7 分）
dmax dmin
該轉軸之最大（ ）與最小（ ）外徑值各為若干？（7 分）
103年公務人員特種考試關務人員考試、103年公務 人 員 特 種 考 試 身 心 障 礙 人 員 考 試 及 103年 國 軍 上 校 以 上 軍 官 轉 任 公 務 人 員 考 試 試 題
考 試 別： 身心障礙人員考試 等 別： 三等考試
類 科： 機械工程 科 目： 機械設計
代號：30940 全一張
（背面）
四、一鋼板銲接於一空心軸之設計，如圖所示，鋼板前後有兩道銲腳尺寸 h=5 mm 之銲 道。銲道填充材料之許可承剪強度（Allowable Shear Stress）為 ，而 查表得知每一條圓形銲道之單位極扭矩（Unit Polar Moment）為 ，式中 r 為該空心軸之外圓半徑。試求其可承受的最大負載 F 為若干 kN？（提示：每一條 圓形銲道之極慣性矩為 ）（20 分）
MPa
=140
allow
τ
2 r3
Ju = π
hJu
J = 0.707
五、有一鋼製長筒狀兩端封閉之圓柱形薄壁壓力容器，其外徑為 250 mm，壁厚為 5 mm，
材料之降伏強度為 200 MPa，若考量其為三維應力之狀態下，並以最大剪應力破壞 理論（maximum shear stress failure theory）作設計準則，試求在安全係數為 2.0 之情 形下，此容器所容許之最大內壓力為多少？（20 分）
