114年 - 114 高等考試_二級_農業機械：高等農機設計學#131577

一、一高碳鋼（抗拉強度為 1380 MPa，疲勞限為 448 MPa）製成軸徑 30 mm， 長 255 mm 之實心圓軸，圓軸兩端簡單支撐，距離左端 140 mm 處施加 循環變動力量。首先施加型態一（ = 35000 N， = 0 N）之循環負 載，共計 10 萬次循環。接續施加型態二完全逆向（ = 30000 N， = -30000 N）之循環負載，請問直至圓軸疲勞失效，可施加幾次型態 二循環負載？評估疲勞壽命時，忽略剪力造成之剪應力，並採用古德曼方程式（Goodman’s equation）考量平均應力效應。

二、一承受穩態負載之滾珠軸承，30%總時間於 880 rpm 承受 1000 lb 力量， 以及剩餘 70%總時間於 440 rpm 承受 500 lb 力量，於上述條件下每日運 轉 8 小時，1 年運轉 300 天，總計可達 6 年壽命。請問若此軸承單獨於 1200 rpm 承受 1500 lb 力量，預期之壽命為多少小時？

三、下圖所示結構內，圓軸軸徑為 25 mm，請採用最大畸變能理論（maximum ，指出圓軸最可能失效之位置與其相對應應力狀 distortion energy theory） 態（stress state） （請以圖內所示座標系統標示之） ，並判斷是否失效。圓軸材料之降伏應力（yield stress）為 350 MPa，安全係數設定為 2。

四、請估算下圖所示填角焊接結構所能承受最大垂直力量 F，焊接材料之降伏應力（yield stress）為 50000 psi，安全係數設定為 2.5。