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106年特種考試地方政府公務人員考試試題
代號：33450
全一頁
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。
（請接背面）
一、有一樑之負荷狀態如下圖所示，求彈簧之彈性常數 k，以使 B點之彎矩為 0，假設樑
的慣性矩（I）與彈性模數（E）的乘積 EI 為常數。（25 分）
二、有一反應爐之壓力蓋以螺栓栓緊藉以密封高壓蒸氣，因為螺栓受到很大的應力，當反應
爐打開 30 次後，螺栓就要換掉，但如果應力降低 20%，螺栓使用壽命會達 10,000 次。
若螺栓抗拉強度（S
u
）為 1,080 MPa，求應力必須低於多少，壽命才會達 10,000 次？
（假設高轉速、低轉速軸向負荷疲勞限分別為 0.45S
u
、0.75S
u
，並假設高轉速=10
6
，
低轉速=1,000）（25 分）
三、一圓柱形飛輪壓配到實心圓柱上，兩者均為 AISI-1040 的鋼材，壓入配合的壓力為
185 MPa，軸的直徑為 100 mm，飛輪的直徑為 550 mm，求轉速達多少時會使得壓配
的設計功能失效？（AISI-1040 鋼材
ν
= 0.3，ρ = 7,850 kg/m
3
）（25 分）
具轉動效應之徑向應力與圓周應力一般公式分別如下：
()
() ()
()
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
+
−++
+
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛−−+
+
=
2
2
22
222
2
2
22
222
331
8
3
8
3
r
r
rr
rr
r
r
rr
rr
oi
oi
oi
oir
ν
ν
ρω
ν
σ
ρω
ν
σ
θ
四、有一定時皮帶用於高速渦輪機和飛輪間傳動功率。此定時皮帶長 750 mm 重180 g。
皮帶之最大容許力為 2,000 N，渦輪機和飛輪的轉速相同均為 5,000 rpm。計算產生最
大傳動功率的最佳皮帶輪直徑。（25 分）
P
P
B
l
l
l
l