民國110年 地方三等 機械工程 機械設計收錄考選部官方試題，共 4 題可線上瀏覽，考選部未公告本科目答案。
畸變能（Distortion energy, DE）及最大剪應力（Maximum shear stress） 失效理論常用於分析延性材料承受靜態負荷下損壞的降伏理論，已知由 AISI1045 熱軋鋼加工製造的軸，其受到靜態負荷作用下結構臨界點的主 應力狀態為0 MPa、250 MPa 及-50 MPa。請回答下列問題： 在考慮安全因數下，請分別寫出畸變能及最大剪應力失效理論的設計 公式，並說明相關參數的物理意義。（10 分） 若已知軸的降伏強度Sy = 310 MPa，試分別利用畸變能及最大剪應力 失效理論，就上述主應力狀態估算該軸的安全因數？（15 分）
已知直徑D = 25 mm 的實心鋼軸，同時受到變動彎矩M（Mmin= 15 N-m， Mmax= 125 N-m）及變動扭矩T（Tmin= 10 N-m，Tmax= 80 N-m）的作用。 已知該軸材料的抗拉強度Su= 700 MPa，修正疲勞限（modified endurance limit）Se = 210 MPa。請回答下列問題： 計算作用在該軸的平均彎矩、交變彎矩、平均扭矩、交變扭矩，以及 平均彎應力、交變彎應力、平均扭轉剪應力、交變扭轉剪應力。（15 分） 利用畸變能（DE）失效理論結合修正古德曼（Goodman）疲勞失 效準則，求該軸受到組合變動負載下防範疲勞損壞的安全因數。 （提示：DE-Goodman 準則公式為σ σ 1 n + = a e m u S S ，σa 為等效交變 應力，σm 為等效中值（或平均）應力，n 為安全因數。）（10 分）
如圖所示為一齒輪箱輸入軸的負載自由體圖。A 和B 的位置分別安裝02 系列深槽滾珠軸承（deep-groove ball bearing）來支撐該輸入軸，其支撐 方式類似簡支樑。請回答下列問題： 根據該自由體圖，計算作用在軸支撐A 及B 處的支撐力 Ay R 、 Az R 、 By R 及 Bz R 。（10 分） 已知該軸的直徑為12 mm，操作轉速1725 rpm。假設忽略推力方向的 負載，軸承受到穩定負載作用且為內環旋轉。若輸入軸左端A 處軸承 的基本動態額定負載C = 6.89 kN，求該軸承預期的額定壽命L10 應為 多少小時？（15 分）
如圖所示的飛機起落架結構，其輪胎受到43 kN 垂直力及12 kN 水平力 的作用。若已知A 和B 處銷的最大允許剪應力 all τ = 97 MPa，且銷可承 受雙剪應力，試求A 和B 處銷避免剪力失效的直徑分別為何？（25 分） 12kN 單位：cm 43kN D B A C T=2.06 N-m 84 mm 66 mm A 206 N 75 N RBy RAy RAz RBz B x T C y z