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年公務人員特種考試外交領事人員及外交行政
人員、民航人員、稅務人員及原住民族考試試題
代號：71450 全一頁
考試別： 原住民族特考
等別： 三等考試
類科組： 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。
請以黑色鋼筆或原子筆在申論試卷上作答。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
（請接背面）
一、一根直徑為 mm50 的圓棒，圓棒之降伏強度 MPa400=
y
S，它受到靜態負荷所產生
的應力狀態為 MPa120=
x
σ
，MPa30=
y
σ
，MPa80=
xy
τ
。試求該圓棒的最大剪應
力與 von Mises 應力，並分別計算其安全係數。（20 分）
二、某公司生產的滾珠軸承於轉速 100 rpm 與10000 分鐘壽命的額定負載量為 30 kN，若
此軸承被用於承受 15 kN 之徑向負載，運轉之轉速為 400 rpm，試求 90%軸承之壽命。
（20 分）
三、寫出彈簧在機器中常見的兩項用途。（5分）
有一根以線徑為 3.0 mm 之琴鋼絲所捲成的螺旋壓縮彈簧，有效圈數為 7圈，彈簧
外徑為 28 mm，自由長度為 60 mm，琴鋼絲的剛性模數 G為3
103.79 × MPa，試求
壓縮彈簧的彈性係數 k。（15 分）
四、
試說明工程師在設計轉軸（Shaft）時所應考慮的三個要項。（10 分）
一根實心圓軸的直徑為 mm15=d，轉速為 rpm1800=n，若軸的許可工作剪應力
為2
N/mm50=
all
τ
，試求該軸所能傳遞的最大功率。（10 分）
五、工程師設計一部減速機，採用如圖所示之回歸齒輪系，齒輪 2為輸入件，其模數為
5 mm，齒數為 20 齒；齒輪 5為輸出件，其模數為 6 mm。已知轉軸 A與B的中心
距為 300 mm，且輸入齒輪 2的轉速為 1200 rpm（順時針旋轉，由右側視之）及輸
出齒輪 5的轉速為 80 rpm，試決定齒輪 3、齒輪 4與齒輪 5的齒數。（20 分）
3
2
4
5
A
B