108年公務人員高等考試三級考試試題
類 科：機械工程 科 目：機械設計
考試時間：2 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。
本科目得以本國文字或英文作答。
代號：26340 頁次：2－1
一、如圖所示之帶式制動器，已知長度 a 為 0.1 m，平皮帶與鼓輪之間的摩 擦係數為 0.2，鼓輪逆時針旋轉 200 rpm，若施加正向力 P = 110 N，試求：
扭矩容量為若干 N-m？功率容量為若干 kW？若逆時針旋轉時要避免自 鎖，則摩擦係數需小於多少？（25 分）
二、如圖所示之後輪差速器，在旋轉半徑為 30 m 的彎路上以 60 km/hr 左轉，
已知齒數為 N1 = 17 及 N2 = 67，輪胎直徑為 0.5 m，後輪中心距為 1.6 m，
試求：左後輪之轉速為若干 rad/sec？1 號齒輪之轉速為若干 rad/sec？
（20 分）
0.6 m
r = 0.2 m
E
A
B
C
D
a
P1
2 C
3
5 4 6
d/2 = 0.8 m d/2
V3
V5 hr
60km
= VC
m 30 ρ=
代號：26340 頁次：2－2
三、如圖所示之梁結構（單位為 mm），以兩個矩型冷抽鋼板透過兩個ISO 5.8 螺栓結合，鋼板的抗拉降伏強度為 Sy = 370 MPa，螺栓的抗拉降伏強度 為 Sy = 420 MPa，抗剪降伏強度為 Ssy = 242.3 MPa，試求下列各種方式 的最小安全係數：
螺栓的剪切破壞（Shear of bolts）。（5 分）
梁的支撐破壞（Bearing on members）。（5 分）
梁的彎矩破壞（Bending of members）。（10 分）
四、有一直徑為 50 mm 之軸上安裝一寬度為 10 mm 之方鍵，此鍵的容許剪 應力為 60 MPa、容許壓縮應力為 100 MPa，當軸於轉速 1000 rpm 時需 傳遞 20 kW 的功率，且安全係數為 5，請問此方鍵最小之長度為若干 mm？（20 分）
五、如下圖之機械系統，重力加速度朝下（g = 9.81 m/s2），已知 h = 700 mm、
d = 500 mm、左右彈簧常數均為 600 N/m，試求：讓系統之自然頻率為 2 Hz 之質量塊 m 為若干 kg？讓系統之自然頻率為 0 Hz 之質量塊 m 為若干 kg？
（15 分）
m B
h
d A
A A y
x
350100 50
200
3.2 kN
M12 × 1.75
10 10
50 Section A-A
