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112年公務人員普通考試試題
類 科
：
機械工程
科 目
：
機械設計概要
考試時間
：
1
小時
30
分
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：
44760
頁次：
3
－
1
一、有一直徑d= 25 mm之實心圓桿，承受一穩定彎矩M= 120 N-m，已知該圓
桿材料之降伏強度S= 170 MPa，試計算：
此圓桿在受彎矩下之「安全因子」為多少？（10分）
若此圓桿除承受彎矩外，同時也受到一穩定扭矩T= 80 N-m，則圓桿所
受之「最大主應力」為多少？此時安全因子為何？（15分）
二、有一徑向滑動軸承內孔與轉軸採「基孔制」H7/e7之配合，已知軸承內孔
直徑之基本尺寸為115 mm，試查詢表一及表二回答以下問題：
軸承內孔直徑與轉軸直徑之最大及最小實體尺寸分別為多少？（10分）
最大及最小之干涉（或餘隙）分別為多少？（10分）
配合方式是屬於「干涉配合」、「過渡配合」或「餘隙配合」？（5分）
表一 公差等級（單位：0.001 mm）
公差等級
基本尺寸
(mm)
IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10
50~80 13 19 30 46 74 120
80~120 15 22 35 54 87 140
120~180 18 25 40 63 100 160
180~250 20 29 46 72 115 185
表二 軸之標準上偏差
基本尺寸
（mm）上偏差（單位：0.001 mm）
c d e f g h
65~80 -150 -100 -60 -30 -10 0
80~100 -170 -120 -72 -36 -12 0
100~120 -180 -120 -72 -36 -12 0
120~140 -200 -145 -85 -43 -14 0
140~160 -210 -145 -85 -43 -14 0
代號：
44760
頁次：
3
－
2
三、今欲選用某一型單列深溝滾珠軸承用以承載徑向負載Fr= 5000 N及軸向
負載Fa= 2500 N，已知軸承轉速n= 1500 rpm、基本額定動負載C= 105
kN、基本額定靜負載C0= 68 kN，試求該軸承壽命
L
為多少小時？（25分）
補充公式及說明：
⑴滾珠軸承負載
P
與壽命
L
之關係為 3
P L
常數；
r a
P XF YF
（
X
及
Y
由表三查詢）
⑵基本額定動負載
C
對應
6
10
轉之軸承額定壽命。
表三 徑向負載係數
X
及軸向負載係數
Y
Fa/C0eFa/Fr≦eFa/Fr>e
X Y X Y
0.014 0.19
1 0 0.56
2.30
0.028 0.22 1.99
0.056 0.26 1.71
0.084 0.28 1.55
0.11 0.30 1.45
0.17 0.34 1.31
0.28 0.38 1.15
0.42 0.42 1.04
0.56 0.44 1.00
代號：
44760
頁次：
3
－
3
四、有一機械傳動系統之配置如下圖所示，動力由馬達輸出至皮帶傳動系統，
再經齒輪傳動系統輸送至工作機；已知馬達輸出轉速為
m
n
=1800rpm，工
作機需求轉速
w
n
=120rpm及功率
w
P
=10kW，大帶輪及小帶輪之直徑比為
2.5、齒輪1齒數
1
z
= 17、齒輪2齒數
2
z
= 51、齒輪3齒數
3
z
= 17，試計算：
若不考慮傳遞功率損失，則馬達轉矩
m
T
=？（7分）
齒輪4之齒數
4
z
應設計為多少？（10分）
若已知齒輪1及齒輪2為標準正齒輪、且標準中心距C= 119 mm，則齒輪
模數m=？基圓節距
b
P
=？（8分）
馬達
小帶輪
大帶輪
工作機
軸承
齒輪1
齒輪2
齒輪3
齒輪4
機械傳動系統之配置簡圖