107年 - 107 第十八屆TAIROA社團法人台灣智慧自動化與機械人協會_自動化工程師證照考試_Level 2：機械設計#72735

科目：機械設計 | 年份：107年 | 選擇題數：35 | 申論題數：15

試卷資訊

所屬科目：機械設計

選擇題 (35)

1. 選用良好的靜力密封元件時，下列何者的敘述是不正確的？ (A)具有平而硬的表面 (B)具有薄的厚度 (C)與需密封的流體接面為最小 (D)裝置密合墊的空間餘隙越小越好，無餘隙為最佳。

2. 兩個完全相同滾子軸承分別承受負荷 P₁及 P₂，若 P₁=3P₂，則兩者運轉壽命 N₁及 N₂ 的關係為

(A)N₂= N₁/39 (B)N₂=N₁/27 (C)N₂=39N₁ (D)N₂=27N₁。

3. 機器內的軸經常藉由油或油脂所潤滑的軸承所支持，在其外部經常需要密封，下列何者非密封主要功能？ (A)增強機器內部強度 (B)防止污染物或灰塵入侵 (C)防止加壓流體逸出 (D) 避免潤滑劑逸出機器。

4. 一截面積為 2000mm²的等截面桿件，受到 50kN 的軸向拉力負載，其最大剪應力為？ (A)0.125 (B)0.25 (C)12.5 (D)25 MPa。

5. 產品生產過程中，必須搭配合理的公差作為生產的規範，下列何者不是公差發生的原因？ (A)機器運轉則必有鬆隙和振動 (B)製品因殘留內應力而產生撓曲 (C)切削或量測製品時，溫度皆保持固定 (D)光線強弱及其射入方向常左右視覺。

6. 關於尺寸與公差的說明，下列何者錯誤？ (A)裕度(allowance)指配合件中若是餘隙則為最大值(B)公差(tolerance)為二極限值之差 (C)餘隙(clearance)牽涉到圓柱元件配合，只用於內部元件小於外部元件 (D)極限(limit)是指最大或最小尺寸。

7. 由彎矩方程式(EIv"=－M)積分求樑之撓度，當考慮樑支承的邊界條件時，下列何者為非？ (A)簡支端：v"＝0 (B)自由端：v"＝0 (C)簡支端：v＝0 (D)自由端：v＝0。

8. 有關螺紋配合及公差的敘述，下列何者不正確？ (A)3B 公差大於 1B 公差 (B)3A 為英制外螺紋之配合等級 (C)3 級為公制一般螺紋之配合等級 (D)同等級螺紋中直徑較大者，其公差值較大。

9. 中心線平均粗糙度(Ra)、最大粗糙度(Rmax) 及十點平均粗糙度(Rz)間之關係何者正確？ (A)Ra=Rz (B)Rmax=Ra (C)Rmax=2Rz (D)Rz=4Ra。

10. 三維應力元素之應力為σ_x=150MPa，σ_y=30MPa，σ_z=0MPa，τ_xy=20MPa，其餘為零，則最大剪應力為何？ (A)90.0 (B)76.6 (C)63.2 (D)60.0 MPa。

11. 表面粗糙度量測時，使用中心線平均粗糙度表示法(Ra)的最大缺點為 (A)一個地方的凹與凸就會影響全部的量測值 (B)不易計算 (C)非常不同的表面外形可能會有相同之 Ra值 (D)僅取部分點計算，無法完整表示表面粗度。

12. 不論是力或力矩都處於平衡，當物體平衡時，外力在各方向的分量之和為零。稱之為？ (A)等效原理 (B)靜平衡 (C)質量守恆 (D)靜不定。

13. 在 MKS 制單位中，1 牛頓等於？ (A)1N-m/sec² (B)1kg-cm/sec² (C)1kg-mm/sec2 (D)1kg-m/sec²。

14. 有一軸轉速為 1800rpm，承受 500kW 之穩定負載，軸徑為 75mm，若選用凸緣聯軸器連接，六支螺栓位於直徑 150mm 之圓周上，螺栓之容許剪應力為 30MPa，則螺栓之直徑應為 (A)11.2 (B)15.8 (C)19.2 (D)23.5 mm。

15. 一鋼管長 4m，內直徑 d1為 8mm，外直徑 d2為 10mm。當此鋼管受到一正向壓力 P=10kg 時，試問此鋼管的長度減少？ (A)0.03 (B)0.07 (C)0.11 (D)0.15 mm。

16. 對於一均勻材質之實心圓柱，受到一固定軸向拉力，其截面直徑為 20(mm)，如果將其截面直徑增加至 40(mm)，試問伸長量為原來的幾倍？ (A)1/4 (B)1/2 (C)2 (D)4 倍。

17. 下列敘述何者為正確？ (A)若採用標準的方栓槽，其剪力強度不可超過其所在位置上的軸材 (B)設計機械元件時，安全係數(設計因素)愈高愈好 (C)設計機械元件時，壽命愈長愈好 (D)剛性聯結器只能用在兩軸對準非常精確的情況下。

18. 某剛體元件受到二維平面的外力作用處於靜平衡狀態時，需滿足幾個平衡方程式？ (A)2 (B)3 (C)4 (D)6 個。

19. 下列因素何者對表面粗糙度影響較小？ (A)切削加工方法 (B)切削速度 (C)切削深度 (D)刀具幾何形狀。

20. 以鉚釘接合鍋爐件時，較佳的順序為 (A)先鑽孔再鉸孔 (B)先鑽孔再衝孔 (C)先鉸孔再鑽孔 (D)先鉸孔再衝孔。

21. 有一圓球重 W，另有一彈簧，其彈簧係數為 K，若將此球置於彈簧上，則彈簧之變形量δ=50mm，若此球自 600mm 高之處掉落於彈簧上，求此彈簧之壓縮量δ為？ (A)300 (B)145 (C)435 (D)265 mm。

22. 某螺旋彈簧承受 200 牛頓之負荷，撓曲量為 5 公分，則彈簧常數為？ (A)10 (B)20 (C)30 (D)40 牛頓／公分。

23. 直徑 25 釐米之實心鋼軸(Solid Shaft)，若其材料的最大許可剪應力值為 42MPa，試問在轉速每分鐘 710 轉下，依最大剪應力學說(Maximum Shear Stress Theory)，此鋼軸可傳送最大功率約為： (A)10 (B)20 (C)25 (D)50 仟瓦。

24. 某鋼質螺旋彈簧以 2.3in 的撓度支撐 100 lb 的靜負荷。彈簧指數為 6，若彈簧以 8 號的鋼線繞成，查表知剪力彈性模 (G)=11,500,000psi，線徑(d)=0.162in 試求所需作用圈數？ (A)22 (B)25 (C)28 (D)32。

25. 有關彈簧之敘述,下列何者錯誤？ (A)彈簧指數越大越不易挫屈 (B)兩端整平之自由長度 Lf=pNa+3Dw (C)節距越大節距角越小 (D)螺旋壓縮彈簧之線材上之應力為剪應力。

26. 若彈簧所受的負載在不斷變動，當設計疲勞與應力集中時，需給一適當的 (A)寬度 (B)裕度 (C)長度 (D)距離。

27. 有一個壓力角為 20°，模數為 5，齒數為 17 齒之正齒輪，產生之切線傳動負荷為 546N，則其指向圓心之徑向分量為多少 N？ (A)199 (B)273 (C)398 (D)597。

28. 關於滾珠螺桿的敘述，下列何者不正確？ (A)將滑動摩擦轉變為滾動摩擦 (B)因低摩擦特性，多數用於高速旋轉 (C)承受壓縮負荷時，不必考慮挫屈現象 (D)傳遞作用力的效率可達 90%，約為傳統螺桿的 3 倍。

29. 假設某點的應力狀態為 σx=3MPa；σy=10MPa；σz=12MPa；τxy=0；τyz=0；τzx=6MPa。試求其最大主應力？ (A)6 (B)10 (C)12 (D)15 MPa。

30. 某角板以一列 3 支鉚釘水平支撐，鉚釘直徑 20mm、間隔 100mm，在鉚釘右方 150mm 處承受向下負荷 12,000N，則負荷最大的鉚釘之剪應力為多少 MPa？ (A)30.2 (B)60.5 (C)90.8 (D)121。

31. 非接觸型的迷宮密封，氣體通過密封齒和膨脹空腔因節流、膨脹和渦流摩擦耗能、降壓，接近於等焓膨脹過程，其間隙 h 應在多少範圍內？ (A)1200~2400 (B)800~1800 (C)120~1200 (D)10~1000 μm。

32. 如圖所示為一鏈條傳動軸，A、B 處為滾動軸承，可不計摩擦，若在等速轉動下，試求 F 之大小為多少 N？ (A)1000 (B)2000 (C)3000 (D)4000。

33. 一均質平板 ABCD 受到兩軸向的力量作用，正向應力σ_x=150MPa 及σ_z=100MPa。已知平板的彈性模數 E=200GPa，蒲松比ν=0.324， AB 邊長變化量？ (A)7.5 (B)10.8 (C)60 (D)120 μm。

34. 如圖之軸向受力，桿件由兩同心之不同材質圓柱所構成，有關此結構之受力變形敘述，下列何者錯誤？ (A)此為靜不定(statically indeterminate)問題 (B)楊氏係數(Young's modulus)較大之材料，其承受之負載較大 (C)兩圓柱之介面無剪應力發生 (D)兩圓柱之軸向應變為相同。

35. 如圖所示，當圓管壁的厚度 t 遠小於管壁的半徑 r 時，可視為薄壁管。若薄壁管的剪應力與管壁厚的乘積 t 為定值，且厚度中分線內的封閉面積為A_m，則此薄壁圓管可承受的總扭矩為何？ (A)(B)(C)(D)

申論題 (15)

二、填充題：<<以下為填充題，請用原子筆在答案紙作答，勿直接填入試卷的空格內>>(共 15 題，每題 2 分)

1. 彈性模數 E、剪彈性模數 G、蒲松比等三者之間的關係為 ___________。

2. 一軸孔配合標示為ψ30 m6/N7，其軸孔配合情形為 ______________。

3. 平均油膜的厚度取決於潤滑油的粘度、________________、接面壓力。

4. 滾動軸承的型式，依其接觸角大小可分成徑向軸承與 _______________ 軸承。

5. 一配合為ϕ50H7/ k6，孔的上下偏差分別為 0.025 及 0.000，軸的上下偏差分別為 0.018 及 0.002，則軸孔之最大餘隙量為 _____________ mm。

6. 100HP 之二極馬達與同馬力之四極馬達主軸，四極馬達主軸軸徑比二極馬達約大 _______ 倍。

7. 規定之極限尺度於裝配時，恆有某種干涉存在，與餘隙配合相反，稱之為 ____________。

8. 多孔性軸承是以 _________________ 加工方法製成。

9. 有一圓錐形離合器，錐體角度為 11.5°，平均摩擦直徑為 320mm，面寬為 60mm，該離合器可傳動的轉矩為 200N-m，摩擦係數為 0.26。假設壓力均勻，其軸向驅動力 F 為 _________ kN。

10. 如圖表面符號位置(2)係用來表示 ____________________。

11. 如圖中慣性矩的計算為 I= ________________。

12. 如圖所示，直徑 1.5in 的實心鋼軸於兩端簡支。兩皮帶輪以鍵固定於軸上，其中皮帶輪 B 的直徑為 4in，而皮帶輪 C 的直徑為 8in。試求位於 B 與 C 間的軸所承受的扭矩為 __________ lb-in。

13. 有一工件樣式與尺寸如圖所示，其慣性矩為？ ____________

14. 一曲棒ABC如圖所示，受兩大小相等、方向相反的力P，棒軸變成一半徑為r的半圓，試求在角θ所定義之截面上。其彎矩M= ________。

15. 如圖所示之圓軸，若圓軸靜止，且端點為簡單支撐求：距右端點處，中性面上的軸表面點 B 之應力值？ _______________ MPa。