第1題
一輪轂藉方形鍵固定安裝於傳動軸上，已知該傳動軸在操作轉速 600 rpm下傳送30 kW 的功率，假設軸的降伏強度 560 MPa y S ，安全 係數取2.5，試根據最大剪應力失效理論求該軸不會降伏失效的最小直 徑D（無條件進位取整數mm）。假設方形鍵的寬度 / 4 w D ，剪力降伏 強度 250 MPa sy S ，安全係數亦取2.5，試依據最大剪應力失效準則，求 該鍵抵抗剪力失效所需的最小長度L。（25 分）
民國114年 地方三等 機械工程 機械設計考古題
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官方資料
題目與答案
第2題
已知一承受變動軸向應力作用的鋼製桿件，該軸向應力在最小應力 min 50 MPa 與最大應力 max 250 MPa 之間週期性變動。已知該桿件 材料的修正疲勞限（modified endurance limit） 250 MPa eS ，假設該桿 件抵抗疲勞失效的安全係數 n 。試求作用在桿件的中值（或平均）應 力σm 及交變應力 a ，並使用ASME-橢圓（elliptic）疲勞失效準則公式 ( / ) ( σ / ) a e m y n S n S ，求避免疲勞失效下該桿件所需的最小降伏強 度 y S 。（25 分） w 軸 輪轂 D 鍵
第3題
已知具有角度 雙環狀襯墊的碟式剎車（disk brake），該襯墊的內 外半徑分別為 50 mm ir 及 110 mm or 。假設襯墊與剎車轉盤間的摩擦 係數 0.35 f ，設計時要求剎車扭矩容量 550 N-m T ，試依據均勻壓力 （uniform pressure）及均勻磨耗（uniform wear）的條件，分別求作用在 襯墊所需的致動力F。（25 分）
第4題
已知一用於鎖緊螺栓的套筒鈑手，其係由施力桿CD 及桿OC 組成。各 桿的幾何尺寸分別為 50 mm a 、 300 mm b 、 50 mm c 及 300 mm d ； 桿OC 的AB 段直徑25 mm。施力桿CD 視為剛體，桿OC 的材質為降伏 強度 600 MPa y S 的合金鋼。若強度設計僅考慮桿OC 的降伏破壞，並 假設該鈑手結構最弱處在OC 桿AB 段的A 點處。已知施加於施力桿CD 之D 端的力 1200 N F ，試根據畸變能失效理論（Distortion energy failure theory），且不考慮應力集中效應下，求該鈑手不會降伏失效的安全係數。 （25 分） F F 襯墊轉盤 z y b A O a B C c x d 25 mm 直徑 40 mm 直徑 40 mm 直徑 D F