104年公務人員高等考試一級暨二級考試試題 代號：10130 等 別： 高考一級
類 科： 機械工程
科 目： 策略規劃與問題解決
考試時間： 3 小時 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。
請以黑色鋼筆或原子筆在申論試卷上作答。
（請接背面）
全一張
（正面）
一、在規劃一個工具機的伺服機構時吾人必須考慮所欲達到的加工速度，現不考慮加 工負載（加工刀具所受的力），假若吾人所規劃的機台與工件的質量是 60 Kg，
且機台的行程可達 0.5 m 並使用線性馬達作驅動，則如欲達到 60 m/min 的加工速 度，須採用出力多大的馬達？（10 分）
又如果採用的是導螺桿，導螺桿加上馬達轉子的慣量是 0.001 Kg-m2，導螺桿的 螺距是 5 mm，則需要採用出力多大的馬達？（15 分）
二、德國在 2011 年提出「工業 4.0（Industry 4.0）」這個觀念作為高科技戰略計畫
（High-Tech Strategy）的一部分，此後工業 4.0 不斷的引起世界各國政府的注意 與重視。請就您所知描述德國工業 4.0 的主要內容。（15 分）
我國政府因應世界各主要國家振興產業發展之趨勢，提出「生產力 4.0」方案。
請說明我國政府規劃於「生產力 4.0」的主軸策略及措施。（10 分）
三、如圖所示一桌上型電風扇，在葉片旋轉時，除了因空氣流體經由空氣動力造成葉片 的振動外，葉片與葉片之間的差異，也會造成該電扇整機的振動。假設該電扇四片 葉片其中一片葉片因製造或是長期使用累積過量的灰塵，使得此葉片的質量和其他 三片明顯不同，於此情形下，當葉片旋轉時，即使電扇不是在左右搖擺的操作模式，
該電扇將自發性的振動起來。請透過適當的假設以及動力學理論的推導，解釋為何 此電扇會有（或是不會有）自發性的振動？如果會有自發性的振動，請問在 X、Y、
Z 各軸相對於葉片旋轉角度的動態響應為何？（25 分）
Z
X Y
Z
104年公務人員高等考試一級暨二級考試試題 代號：10130 等 別： 高考一級
類 科： 機械工程
科 目： 策略規劃與問題解決
全一張
（背面）
四、要測試齒輪 B 的磨耗狀況，通常會設計一套機器來進行檢測。以下為兩種測試機的 設計概念圖，都可以達到檢測齒輪 B 磨耗的目的。其中下圖(a)之齒輪組裝方式為先 將齒輪 A、B 及 C 組合，再將齒輪 C 固定；接著將齒輪 D 之軸扭一角度，再將齒 輪 D 與 C 囓合，此時即有一預扭矩存在於系統中。另一種方法如下圖(b)，為在齒 輪 B 的另一端安裝磁粉式或渦電流式剎車器，也可以設置一發電機以提供機器的負 載，達到測試齒輪 B 的磨耗。
請問你會選擇那一種設計，原因為何？你不選另一設計的原因為何？（15 分）
請問在你選的機器上應裝置那些感測器？量測那些物理量方能達到檢測磨耗狀況 的目標。（10 分）
(a) (b)
