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104年特種考試地方政府公務人員考試試題 代號：33950 全一張
（正面）
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。
（請接背面）
一、一根直徑 D = 60 mm 且降伏強度 Sy = 290 Mpa 的實心鋼軸，同時受到組合軸向負載 P
及扭矩 T的作用。已知扭矩 T = 2 kN-m，安全係數 FS = 2。根據最大畸變能失效準
則，試求可同時作用在該軸件使其不會產生失效的最大軸向負載 P。（25 分）
二、一個外環旋轉的 02 系列深槽滾珠軸承（deep-groove ball bearing）用於支撐操作轉速
1800 rpm 的軸，在此轉速下該軸承受到一穩定的 2 kN 徑向負載及 3 kN 軸向（或推
力）負載的作用。已知徑向負載係數 X = 0.56 及Y = 1.037，軸承的基本動額定負載
C = 14 kN。
求該軸承的額定壽命 L10 為多少小時？（15 分）
若要使該軸承多增加 200 小時的額定壽命，此時該軸承可以承受的等效徑向負載
（equivalent radial load）應為多少？（10 分）
三、一對具有 20°壓力角，1.6 mm 模數（module）及 20 mm 面寬（face width）的正齒輪
（spur gear）組，用於一減速機中。大齒輪（gear）是以硬度 240BHN 的鋼製造，有
72 齒。小齒輪（pinion）是以 RC60 碳鋼製造，有 18 齒，並在操作轉速 1600 rpm 下
傳遞 1 kW 的功率。已知計算接觸應力及允許接觸應力所需的修正係數為 KT = 1.0
及KR = 1.50；Ko = 1.25、Kv = 1.11、Ks = 1.0 及Km = 1.4；CH = 1.0、CP = 191(Mpa)1/2、
Cf = 1.25 及CL = 1.1；幾何係數 I = 0.129；小齒輪與大齒輪材料的接觸強度 Sc分別為
1379 Mpa 及827 Mpa。根據磨損強度（wear strength）以及利用 AGMA 法，判斷該
齒輪組的齒輪是否安全。（25 分）
接觸應力公式： 5.0
)
0.1
(bd
I
CKKKKFC fmsvotpc =
σ
；
允許接觸應力公式： RT
HLc
allc KK CCS
=
,
σ
104年特種考試地方政府公務人員考試試題
代號：33950
全一張
（背面）
等別： 三等考試
類科： 機械工程
科目： 機械設計
四、下圖所示為一個具兩個環狀襯墊的碟式煞車（disk brake），各個襯墊的外半徑 r
o
= 130 mm，
內半徑 r
i
= 90 mm，角度 α = 108°，摩擦係數 f = 0.42，並藉由直徑 40 mm 的液壓缸
予以制動。若該煞車系統的扭矩容量為 1500 N-m，根據均等壓力（uniform pressure）
的條件，試求：
最大壓力 p
max
。（10 分）
作用在襯墊的制動力 F。（10 分）
液壓缸需要的液壓。（5分）
F
r
o
r
i
α
F
襯墊
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