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年公務人員高等考試三級考試試題 代號：
類 科： 機械工程、汽車工程
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。
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一、一個長 200 mm，直徑為 42 mm 之軸在兩端各有一個滾珠軸承支撐，在軸的中間施
以一 1.5 kN 軸向力、一 1.0 kN 徑向力及一 72 N-m 扭力，假設徑向力及扭力均可被
軸左端之馬達承受。若無應力集中的考量，請算出該軸最大的蒙氏應力（Von-Mises
stress）。若材料之最小強度（minimum strength）為 250 MPa，求軸的安全係數。
（20 分）
二、
金屬疲勞之 S-N 曲線是如何得到的？試說明之。（5分）
軸同時受到彎矩及扭矩動態負載（平均外力不為零）作用時，軸之疲勞強度要如
何分析？（15 分）
三、方形螺紋之雙螺紋（double thread）螺桿的主直徑為 35 mm，其節矩為 5 mm；摩擦
係數為 0.05，承載 7 kN。
將承載升起需要扭矩為多少？（10 分）
當升起負載時螺桿效率是多少？（5分）
何謂自鎖現象？（5分）
四、
一個長 500 mm 之軸兩端各有一軸承，此軸在長度四分之一處垂直軸的方向受到
一個 20 kN 之外力，若兩個軸承均用相同額定負荷之滾珠軸承，則兩個軸承之壽
命比為多少？（6分）
若受力最大軸承所選用的軸承之額定負荷為 16.8 kN，在 0.9 之可靠度下其壽命為
何？（8分）
另一端的軸承如果要和此軸承相同壽命且相同可靠度，則其額定負荷最少要多少？
（6分）
五、平常為了將外界的振動隔離需要使用避震器，請導出一個物體和一個一維避震器之
數學模型。並說明要如何選擇避震器。（20 分）