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年特種考試地方政府公務人 員及
離 島 地 區 公 務 人 員 考 試 試 題
考 試 別：地方政府公務人員考試
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：
※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：
3
4640
頁次：
2
－
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一、如圖一所示有一圓棒固定在牆上，圓棒長度為 3 L(m)、半徑為 R(m)，材
料具有降伏強度 S(N/m2)，在Z 2 L處受到一朝負 Y方向的外力 F(N)，
並在Z 3 L處受到一扭矩 T(Nm)。試求元素 A受到的 von Mises 應力為
何？此外，根據最大畸變能模型（Maximum Distortion Energy Model），
則元素 A的安全係數是多少？作答時需要標註單位。（20 分）
圖一
二、有一材料的極限拉伸強度為 750 MPa、疲勞耐久限為 340 MPa、降伏強
度為510MPa，此材料在一特定方向上受到動態正向應力（平均為100MPa、
振幅為 120 Mpa），請根據 Modified Goodman 模型（由 Yield Line 及
Goodman 兩個模型組成）評估此材料的疲勞安全係數。作答時需要標
註單位。（20 分）
三、有一截面為圓形的螺旋彈簧，其兩端受到軸向外力F(N)，彈簧外徑為D(m)，
圓形彈簧線直徑為 d(m)，試求彈簧在截面上受到的剪應力（請忽略曲率
及應力集中所需要的修正，僅需要計算橫向剪應力及扭轉剪應力的和）。
作答時需要標註單位。（35 分）
代號：
34640
頁次：
2
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2
四、有一皮帶輪系統（包含一扁型皮帶、兩個皮帶輪），相關幾何尺寸如圖二
所示，皮帶具有 0.5 kg/m 的單位質量，且有 i
F 190 N
的初始張力。有一
10 kW 馬達以 2000 RPM 驅動左邊的小皮帶輪，假設馬達扭力 100%施在
皮帶輪的帶動上，試求皮帶輪中心到中心的距離 C、小皮帶輪的皮帶接
觸角度 θd、小皮帶輪上皮帶內的離心力 FC、皮帶張力 F1及F2（需考慮
初始張力、離心力及馬達扭力）。作答時需要標註單位。（25 分）
圖二