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100 年特種考試地方政府公務人員考試試題 代號：
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。
（請接背面）
全一張
（
正面
）
33850
一、
在製作螺旋壓縮彈簧時，其中有一製程叫做預成型（Presetting 或Set removal），
以獲得所需的殘留應力（Residual stress），請問其製程如何達成？為何需要該殘
留應力？（10 分）
下圖包括一螺旋壓縮彈簧及一螺旋扭轉彈簧，請分別就該二彈簧內部任一截面，
繪出其自由體圖並將所有受力標示於該截面上。（15 分）
F
d
F
D
F
l
θ
β
α
二、下圖所示為一增速齒輪系，當馬達轉速為 900 rpm時，其輸入馬力為 10 kW。中間
軸AB之材料為中碳鋼，降伏強度為Sy＝750 MPa，最大抗拉強度Sut＝900 MPa。齒
輪1, 2, 3, 4 為正齒輪，齒數分別為 50, 22, 66, 16。每一齒輪之模數為 5 mm、壓力角
為20°。所有長度單位為mm。假設安全係數為 4，請決定中間軸AB之直徑需為若干
？（25 分）
A
3
4D
2
B
1
C
360 m
m
300
300
850
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100 年特種考試地方政府公務人員考試試題 代號：
等 別： 三等考試
類 科： 機械工程
科 目： 機械設計
全一張
（
背面
）
33850
三、下圖所示為一皮帶式剎車器（Band brake），剎車鼓直徑為 150 mm，接觸角α＝π，
皮帶與剎車鼓間之摩擦係數 μ＝0.4，若為自鎖式剎車，則 a、b之關係為何？（25 分）
μ
＝0.4，
α
＝
π
F
T1T2
b
ac
四、下圖所示為一扭力桿（Torsion bar）式之後車輪懸吊系統示意圖。有一自地面作用
於後輪之力 F＝2500 N；該力經由一 300 mm 長之力臂（Arm）作用於扭力桿上，
該扭力桿之直徑為 28 mm。請以畸變能理論（Distortion Energy Theory）計算作用在
該扭力桿之最大應力。（25 分） 2500 N
輪胎
Ar
m
Bearing
Torsion ba
r
100 m
m
600 m
m
300 m
m