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103年公務人員特種考試關務人員考試、103年公務
人員特種考試身心障礙人員考試及103年國軍
上校以上軍官轉任公務人員考試試題 代號：30940
考 試 別：
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：
身心障礙人員考試
※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
）
0
xz yz zz
一、一均勻鋼棒其上某一點之應力張量值達到下列狀況時，
980
819
000
xz
yz
xx xy
xy yy
στ
τσ
ττ
τ
τ
σ
⎡⎤
⎢⎥
⎢
=
⎢⎥
⎢
⎢⎥
()
M
Pa
⎡⎤
⎥
⎥
⎢⎥
⎣⎦
⎣⎦
1
(MPa)
試問在該點：
對應之最大主應力
σ
，2
σ
及3
σ
值各為若干？（6分）
對應之最大剪應力 max
τ
值為若干？（6分）
對應之 von Mises 應力
σ
′
值為若干？（8分）
MPa90
=
二、一承受週期應力 max
σ
，MPa30
=
min
σ
之鋼製零件，其拉伸之抗拉強度
（ultimate strength）MPa600
=
ut
S，降伏強度（yield strength）S
MPa150
MPa450
=
y，修正
後之疲勞限（endurance limit）
=
e
S
mm021.0
，若不考慮應力集中之影響，試分別以
下列破壞理論計算其設計時之安全係數：
一次週期破壞理論（Single cycle failure theory）（6分）
古德曼疲勞破壞理論（Goodman's fatigue failure theory）（7分）
蘇德堡疲勞破壞理論（Sodeberg's fatigue failure theory）（7分）
三、一液動潤滑之滑動軸承（Journal Bearing）其公稱尺寸（Nominal Size）為25 mm，
其轉軸與外環軸承座係採緊密滑動配合（Close Running Fit）設計，亦即25H8/f7配
合，由規範知此公稱尺寸對應之IT7級與IT8級公差，分別為
Δ
=
d
m與
m
033.0=Δ
D
。其配合之基本差異量（Fundamental Deviation）為 mm02.0
=
−
F
δ
，試
問：
此處之配合係屬基孔制（Hole Basis）或基軸制（Shaft Basis）？（6分）
該軸承座之最大（ ）與最小（ ）內徑值各為若干？（7分）
max
Dmin
D
max
dmin
d
該轉軸之最大（ ）與最小（ ）外徑值各為若干？（7分）
103年公務人員特種考試關務人員考試、103年公務
人員特種考試身心障礙人員考試及103年國軍
上校以上軍官轉任公務人員考試試題
考 試 別： 身心障礙人員考試
等 別： 三等考試
類 科： 機械工程
科 目： 機械設計
全一張
代號：30940
（
背面
）
四、一鋼板銲接於一空心軸之設計，如圖所示，鋼板前後有兩道銲腳尺寸 h=5 mm 之銲
道。銲道填充材料之許可承剪強度（Allowable Shear Stress）為 ，而
查表得知每一條圓形銲道之單位極扭矩（Unit Polar Moment）為 ，式中 r
為該空心軸之外圓半徑。試求其可承受的最大負載 F為若干 kN？（提示：每一條
圓形銲道之極慣性矩為 ）（20 分）
MPa140=
allow
τ
3
2rJ
u
π
=
u
hJJ707.0=
五、有一鋼製長筒狀兩端封閉之圓柱形薄壁壓力容器，其外徑為 250 mm，壁厚為 5 mm，
材料之降伏強度為 200 MPa，若考量其為三維應力之狀態下，並以最大剪應力破壞
理論（maximum shear stress failure theory）作設計準則，試求在安全係數為 2.0 之情
形下，此容器所容許之最大內壓力為多少？（20 分）