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年公務人員特種考試身心障礙人員考試試題
代號：31140
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
）
一、如下圖，一直徑d＝20 mm（公釐）之均勻鋼棒AB，承受一集中力F＝1.3 kN，其鋼
棒材質之降伏強度（Yield Strength）為Sy＝630 MPa。試問在鋼棒固定端上方A點之
：
彎矩正應力（Bending Normal Stress）σxx、扭矩剪應力（Torsional Shear Stress）τxz
值各為若干？（6分）
其對應之最大主應力值σ1, σ2及σ3各為若干？（6分）
利用最大剪應力理論（Maximum Shear Stress Theory），計算該點之安全係數
（Factor of Safety）n值應為若干？（8分）（提示：1 MPa＝106 N/m2）
38 mm
F
20-mm dia. 15-mm dia.
6 mm
30 mm
z
100 mm
125 mm
二、一鋁合金棒之材質具有抗拉與抗壓降伏強度（Yield Strength）Syt＝Syc＝420 MPa，
當此鋁合金棒上某一點之主應力值達到：σ1＝120 MPa, σ2＝0 MPa及σ3＝-120 MPa時
，請分別利用下列靜力破壞理論（Static Failure Theory），計算其對應之安全係數值
？（提示：1 MPa＝106 N/m2）
最大主應力破壞理論（Maximum Principle Stress Failure Theory）（6分）
最大剪應力破壞理論（Maximum Shear Stress Failure Theory）（6分）
最大畸變能破壞理論（Maximum Distortion Energy Failure Theory）（8分）
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年公務人員特種考試身心障礙人員考試試題
代號：31140
等 別： 三等考試
類 科： 機械工程
科 目： 機械設計
全一張
（
背面
）
三、一直徑d＝40 mm之均勻實心鋼質轉軸，運轉過程中承受一週期性之側向彎矩（Bending
Moment）負載，其變化範圍為Mmin＝0 N．m（牛頓．米）及Mmax＝400 N．m（牛頓．米），
此鋼棒之材質具有修正後之疲勞極限（Endurance Limit）Se＝140 MPa，降伏強度
（Yield Strength）Sy＝580 MPa，及抗拉強度（Ultimate Strength）Sut＝690 MPa。
若不考慮其應力集中效應，請分別利用下列疲勞破壞理論（Fatigue Failure Theory），計
算其對應之安全係數值。
修正型古德曼疲勞破壞理論（Modified Goodman’s Fatigue Failure Theory）（7分）
蘇德堡疲勞破壞理論（Soderberg’s Fatigue Failure Theory）（7分）
美國機械學會橢圓疲勞破壞理論（ASME-elliptic Fatigue Failure Theory）（6分）
四、如下圖，一厚度為 t＝12 mm，寬度為 W＝50 mm 之低碳鋼板，上下兩側分別採用一
銲腳為 h＝10 mm，長度為l＝50 mm 之角銲銲於底板，當此鋼板承受一側方向靜力
負載 F＝73 kN 時，試問：
鋼板降伏強度為Sy＝240 MPa時，此鋼板可否安全承擔此負載？其安全係數值為
何？（10 分）
若同時採用的銲條材料，其抗剪降伏強度為Sy＝100 MPa時，此銲道設計可否安
全承擔此負載？其安全係數值又為何？（10 分）
F
＝73 k
N
50 mm
厚度 t＝12 mm
低碳鋼板
銲道
五、
試說明何謂國際製造公差等級數（International Tolerance Grade Number or IT
Number）。（5分）
試解釋基孔制（Hole Basis）與基軸制（Shaft Basis），兩配合制度（Fit）之定義
與意義。（5分）
試說明 H7/s6係基孔制（Hole Basis）或基軸制（Shaft Basis）之配合表示法？其
又係代表餘隙配合（Clearance Fit）或干涉配合（Interference Fit）？（10 分）