110年 地方特考 三等 機械工程 機械設計 試卷

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110 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。
本科目除專門名詞或數理公式外,應使用本國文字作答。
代號:
3435
0
頁次:
2
-
1
一、畸變能(Distortion energy, DE)及最大剪應力(Maximum shear stress)
失效理論常用於分析延性材料承受靜態負荷下損壞的降伏理論,已知由
AISI1045 熱軋鋼加工製造的軸,其受到靜態負荷作用下結構臨界點的主
應力狀態為 0 MPa、250 MPa 及-50 MPa。請回答下列問題:
在考慮安全因數下,請分別寫出畸變能及最大剪應力失效理論的設計
公式,並說明相關參數的物理意義。(10 分)
若已知軸的降伏強度 Sy= 310 MPa,試分別利用畸變能及最大剪應力
失效理論,就上述主應力狀態估算該軸的安全因數?(15 分)
二、已知直徑 D= 25 mm 的實心鋼軸,同時受到變動彎矩 M(Mmin = 15 N-m,
Mmax = 125 N-m)及變動扭矩 T(Tmin = 10 N-m,Tmax = 80 N-m)的作用。
已知該軸材料的抗拉強度 Su= 700 MPa,修正疲勞限(modified endurance
limit)Se= 210 MPa。請回答下列問題:
計算作用在該軸的平均彎矩、交變彎矩、平均扭矩、交變扭矩,以及
平均彎應力、交變彎應力、平均扭轉剪應力、交變扭轉剪應力。(15 分)
利用畸變能(DE)失效理論結合修正古德曼(Goodman)疲勞失
效準則,求該軸受到組合變動負載下防範疲勞損壞的安全因數。
(提示:DE-Goodman 準則公式為 σ σ
1 n
+
a e m u
S S ,
σ
a
為等效交變
應力,
σ
m
為等效中值(或平均)應力,n為安全因數。)(10 分)
代號:
34350
頁次:
2
-
2
三、如圖所示為一齒輪箱輸入軸的負載自由體圖。A和B的位置分別安裝 02
系列深槽滾珠軸承(deep-groove ball bearing)來支撐該輸入軸,其支撐
方式類似簡支樑。請回答下列問題:
根據該自由體圖,計算作用在軸支撐 A及B處的支撐力 Ay
R、Az
R、
By
R及Bz
R。(10 分)
已知該軸的直徑為 12 mm,操作轉速 1725 rpm。假設忽略推力方向的
負載,軸承受到穩定負載作用且為內環旋轉。若輸入軸左端 A處軸承
的基本動態額定負載 C = 6.89 kN,求該軸承預期的額定壽命 L10 應為
多少小時?(15 分)
四、如圖所示的飛機起落架結構,其輪胎受到 43 kN 垂直力及 12 kN 水平力
的作用。若已知 A和B處銷的最大允許剪應力 all
τ= 97 MPa,且銷可承
受雙剪應力,試求 A和B處銷避免剪力失效的直徑分別為何?(25 分)
12kN
單位:cm
10
43kN
D
40
40
B
A
C
T
=2.06 N
-
m
84 m
m
66 m
m
A
206 N
75 N
R
By
R
Ay
R
Az
R
Bz
B
x
T
C
y
z
40
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