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年特種考試地方政府公務人員考試試題
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。
本科目得以本國文字或英文作答。
代號：
33950
頁次：
2
－
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一、如圖所示為一根長度為 800 mm 的鋼製懸臂樑，楊氏係數 E = 200 GPa，
樑的長方形截面寬度為 60 mm、厚度為 12 mm；置於末端之螺旋彈簧，
鋼絲直徑為 12.5 mm，彈簧的外徑為 100 mm，有效圈數為 10 圈，鋼絲
的剛性模數 G為83 GPa，試求當末端的撓度（Deflection）為 40 mm 時
之作用力。（20 分）
二、一根受到扭轉的直徑 60 mm 之鋼製實心圓棒，剛性模數 G為77 GPa，
其 設 計 條 件 為 ⑴軸的容許剪應力（Allowable shear stress ） 為
2
N/mm40=
w
τ
及⑵扭角變形量為每公尺不得超過 1°，試求該圓棒的最
大容許作用扭力（Torque）。（20 分）
三、一對壓力角（
φ
）為 20°、轉速比為 2的全深正齒輪減速機，齒輪的模數
（m）為 8，齒冠（a）為 8 mm。已知兩齒輪的中心距為 180 mm，試求
兩齒輪的齒數，並檢查這對齒輪是否會發生干涉（Interference）。（20 分）
800 mm
F
四、如圖所示為以二支
M2
片鋼板之接合件，
其餘尺寸如圖所示
栓的降伏強度為 420
MPa
鋼板之軸向拉力為均勻分佈
鋼板所能承受的最小拉力
五、
有一根承受反覆彎曲力矩之直徑
Sy= 500 MPa，
拉伸強度為
久限為 Se= 200 MPa
。
試問鋼軸是否為安全的設計
M2
0 × 2.5 螺栓（bolt）所鎖緊、
厚度為
其餘尺寸如圖所示
。
鋼板的降伏強度為
MPa
。
假設每根螺栓在兩片鋼板接合間沒有螺紋
鋼板之軸向拉力為均勻分佈
，
欲使該接合件的安全係數大於
鋼板所能承受的最小拉力
。（20 分）
有一根承受反覆彎曲力矩之直徑
60 mm
的旋轉鋼軸
拉伸強度為
Sut = 700 MPa，完全修正
各種影響因素
。
若其週期應力的變動範圍為 5
0
試問鋼軸是否為安全的設計
？（20 分）
代號：
33950
頁次：
2
－
2
厚度為
20 mm 的兩
鋼板的降伏強度為
490 MPa，螺
假設每根螺栓在兩片鋼板接合間沒有螺紋
且
欲使該接合件的安全係數大於
2.5，試求
的旋轉鋼軸
，降伏強度為
各種影響因素
後之耐
0
MPa 至250 MPa，