103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等 別： 高等考試

類 科： 機械工程技師

科 目： 機械製造

考試時間：

2 小時

※注意：

禁止使用電子計算器。

• 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。

• 一、何謂金屬材料之靜壓力效應（ Hydro-Static Pressure Effect ）？試舉例說明利用此項 材料特性所被開發出來的加工製程。（ 10 分）

• 二、螺絞輥軋（ ）製程，特別是應用迴轉模具之高生產率加工模式，常見

• Thread Rolling 於工業自動化產線，本項加工係為冷輥軋製程：（每小題 5 分，共 10 分） 請配合圖示說明本項製程特徵及加工原理。

• 由此引申解說冷作加工（ Cold Working ）相對於熱作加工法的優點。

• 三、您如何判斷給予的工件是用鍛造方法完成，而不是用鑄造製成？甚至有許多機械零 組件，是先鑄造成粗胚後再施予鍛造程序；請列舉說明如是製程規劃的重要考量 點。（ 10 分）

• 四、試說明如何由抽引製程（ Drawing ）獲得高精度要求的管材。另，不論是大型輸配 電所需的銅線材，或連接電腦周邊極細的電力線，皆利用串列抽引（ Tandem Drawing ）加工模式製作，請配合圖示說明加工的架構。（ 10 分）

• 五、粉末冶金（ Powder Metallurgy ）適用於硬質合金的複雜零件，像需求量很高的自潤 軸承、碳化鎢刀具皆是典型應用實例，而逐漸成為具有高度競爭性的製程。請簡要 說明粉末冶金件之生產步驟及其經濟效益。（ 10 分）

• 六、電腦數控加工機（ CNC Machine Tool ）已廣泛被機械加工業採用；最近發展趨勢更 由數控車床設計，延伸到車銑中心機（ Mill-Turn Center ）的開發應用。試闡述這樣 的新設備可以做到那些傳統車床無法完成的加工，並具體說明其效益。（ 10 分）

• 七、引伸製程（ Drawing ）於金屬成型之鈑金作業，係將平坦的金屬薄板藉伸張成形成 為一中空或杯狀凹型，因此常稱為杯引伸或深引伸（ Drawing ）：（每小題 5 分， 共 10 分）

• 請配合圖示說明本項製程特徵及加工原理。

• 說明發生杯面曲皺（ wrinking ）的現象及主要因素。

• 八、工業上常需以接合（ Joining ）技術完成零件之組裝：（每小題 5 分，共 10 分）

• 試說明何謂遮蔽氣體金屬電極電弧銲接法（ SMAW ），及被廣泛運用之原因。 雷射束接技術超越電弧銲接之優勢為何？

• 九、壓鑄法（ Die Casting ）於早期即已發展出來，屬於永久模鑄造法進一步的發展實例， 試以熱室加工及冷室加工兩類壓鑄法分別說明其製程能力及特性。（ 10 分）

• 十、請以圖示說明下列名詞：（每小題

5 分，共 10 分）

• 精密沖胚（ Fine Blanking ）

• 三輥輪軋延（ Three-High Rolling ）

代號 ： 00810 全一頁

座號：

103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等 別： 高等考試

類 科： 機械工程技師

科 目： 機動學與機械設計

考試時間：

2 小時

※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。

• 一、解釋並說明下列專有名詞或觀念：（每小題 4 分，共 20 分）

• safety factor ）

• von Mises stress ）

• endurance limit ）

• Miner's rule ）

• Soderberg fatigue failure criteria ）

• 二、一壓床（如下圖）在設計時要求兩圓柱 A 之最大伸長量不超過 0.2 mm ，圓柱 A 材 料之楊氏係數為 E = 200 GPa （ G=10 9 , Pa=N/m 2 ），直徑 d = 20 mm ，則 F 為多少？ 若圓柱 A 能承受的最大應力為 140 MPa （ M=10 6 , Pa=N/m 2 ），其安全係數為何？ （ 20 分）

• 三、請說明漸開線齒廓的嚙合關係。（ 20 分）

• 四、對一四連桿機構之桿長分別為 100 、 150 、 180 與 x cm ，請求出當此四連桿機構是曲 柄搖桿機構（ crank-rocker mechanism ）時 x 之範圍。（ 20 分）

• 五、如下圖所示，對一有偏置（ offset ）滾子移動從動件、逆時針旋轉的盤形凸輪（ disk cam with translating roller follower ），凸輪轉角 θi ，偏置量 δ ，在凸輪旋轉中心的左 側，基圓半徑為 r b ，滾子半徑為 r f ，從動件位移函數為 f( θi ) ，請導出滾子中心座標 之表示式。（ 20 分）

代號 ： 00820 全一頁

座號：

103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00830 全一張 （正面）

等 別： 高等考試

類 科： 機械工程技師

科 目： 工程力學（包括靜力學、動力學與材料力學）

考試時間：

2 小時

※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。

一、如圖一所示，一圓弧半徑為 a ，圓心角為 2 β ，試求其形心位置。（ 20 分）

圖一

二、如圖二所示，已知 A 物體重 20 N ， B 物體重 10 N ，外力 25 N 施於 A 物體，且所有 接觸面動摩擦係數均為 0.3 （重力加速度為 9.81 m/s 2 ），如不計滑輪摩擦，試求： （每小題 10 分，共 20 分）

• A 物體之加速度。

。

圖二

繩

座號：

103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00830 全一張 （背面）

等 別： 高等考試

類 科： 機械工程技師

科 目： 工程力學（包括靜力學、動力學與材料力學）

• 三、如圖三所示，一直昇機以初速為零，垂直等加速度 1 m /s 2 上升到高度 300 m 處，當繼續 往上升到 350 m 時垂直速度減為零。此時再以水平加速度 4 m /s 2 加速到速度為 15 m / s ， 試求整個過程所須時間。（ 20 分）

圖三

• 四、如圖四所示，一受力物體上某點的平面應力狀態下承受應力，試求：（每小題 10 分， 共 20 分）

1  、 2  值。（假設 1  > 2  ）

。

圖四

40 MPa

100 MPa

40 MPa

• 五、考慮一比重為  ，長為 l 之柱狀體承受外力 P 載重於其頂端處。假設該柱狀體任意截 面皆承受相同壓應力 0  ，試求該柱狀體截面積 A 與位置 x 、比重  、應力 0  及外力 P 之關係式為何？（ 20 分） P

l

x

103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00840 全一張 （正面）

等 別： 高等考試

類 科： 機械工程技師

科 目： 流體力學與流體機械

考試時間：

2 小時

※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。

• 一、有一潤滑油（密度 933 kg/m 3 ，動黏度為 0.0003 m 2 /s ）在二個平行平滑（ smooth ） 平板內流動。兩平板之間距為 2 cm ，如下圖所示。若已知流體之平均速度為 2 m/s 。 試求：

• 此二個平行平板所對應之水力直徑（ hydraulic diameter ）為何 (cm) ？（ 4 分）

• 此潤滑油流動狀態為層流（ laminar flow ）或紊流（ turbulent flow ）？（ 4 分）

• 此潤滑油在兩平板之中心速度（ center velocity ）為何 (m/s) ？（ 4 分）

• 此潤滑油流動每 1 m 長度時，因與兩平板摩擦所產生之壓降為何 (Pa) ？（ 13 分）

h=2 cm

• 二、一個上蓋已打開之空鐵罐頭，直徑 D= 15 cm, 長度 L= 30 cm ，重量為 4 N ，由薄的 鐵板製造而成，鐵板密度為 7850 kg/m 3 。若將此空罐倒置在一個大水槽內，使其達 到靜平衡狀態，如下圖所示。大氣壓力為 100 kPa ，溫度為 20 ℃，水溫亦為 20 ℃。 假設空罐中空氣被水之壓縮過程為等溫壓縮，且空氣為理想氣體，試求：

• 此空罐所受之浮力為何？試導出浮力與空罐直徑 D ，水浸入罐中高度 H1 ，空罐浮 出水面之高度 H2 及空罐長度 L 之關係式。（ 6 分）

• 空罐內空氣之絕對壓力 P 為何 (kPa) ？（ 9 分）

• 空罐浮出水面之高度 H2 為何 (cm) ？（ 10 分）

註： 20 ℃，空氣之密度 =1.2 kg/m 3 ，水之密度 =998 kg/m 3 ，重力加速度 g=9.81 m/s 2

pa=100kPa

T=20⁰C

水

H2

空氣

T=20⁰C

H1

D

L

水

水

L

H1

H2

空氣

座號：

103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00840 全一張 （背面）

等 別： 高等考試

類 科： 機械工程技師

科 目： 流體力學與流體機械

• 三、一個空氣噴嘴（ air nozzle ），內直徑 D 1=5 cm ，噴出之空氣以絕對速度 V 1 = 60 m/s ， 角度 β1=30 °，進入一系列之移動葉片（ moving blades ）中，如下圖所示，葉片移動 速率（ moving speed ）為 u 。空氣離開葉片之絕對速度 V 2= 40 m/s ，角度 β2=60 °。假 設空氣為不可壓縮流體，其密度為 1.2 kg/m 3 。

• 試繪製空氣進入葉片及離開葉片之速度三角形。（ 5 分）

• 試求移動葉片之速率 u 為何 (m/s) ？（ 10 分）

• 試求作用於葉片之功率為何 (kW) ？（ 10 分）

u

葉片

V

1

V

2

α1

α2

β2

β1

D

1

• 四、一個離心式水泵，若其泵效率（ pump efficiency ） η 對體積流率（ volume flow rate ） Q 之曲線可近似寫成 η= a Q - b Q 3 ，其中 a 及 b 均為常數。

• 試繪出泵效率 η 對體積流率 Q 變化之示意圖（以 η 為縱座標， Q 為橫座標，範圍 為 Q=0 至最大流率 Qmax ）。（ 5 分）

• 若此泵之最大效率 ηmax = 90% ，其對應之體積流率 Q （ η=ηmax ）與 Qmax 之比值 （ Q/ Qmax ）為何？（ 10 分）

• 當泵體積流率為 Q=0.5 Qmax 時，其對應之泵效率 η 為何？（ 10 分）

103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等 別： 高等考試

類 科： 機械工程技師

科 目： 熱力學與熱傳學（包括熱機）

考試時間：

2 小時

※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。

• 除非特別標明，本試題中，壓力（ P ）之單位為 kPa ，氣體常數（ R ）之單位為 kPa ． m 3 /kg ． K ，通用氣體常數（ Ru ） =8.3 kJ/kmol ． K ，焓（ h ）之單位為 kJ/kg ， 熵（ s ）之單位為 kJ/kg ． K ，總熵（ S ）之單位為 kJ/K ，比熱值（ c ）之單位為 kJ/kg ． K 。

• 一、 FLB 公司為測試新發現、可視為理想流體的單原子（ monatomic ）氣體之物理性 質，特別進行以下實驗。在某絕熱容器中置入 1.2 公斤的該氣體，此時氣體壓力值 為 500 ，溫度則為 25 ℃，而容器內部設有輪漿，其運作時，輸入容器中之功率為 25 瓦。已知，在輪漿持續運轉一個小時後，絕熱容器中的溫度提升至 50 ℃。請問：

• 該氣體的等容比熱為何？（ 10 分）

• 該氣體的氣體常數為何？（ 5 分）

• 該絕熱容器的最終壓力為何？（ 5 分）

• 二、 TPR 工業中心為開發 SDS 新材料之用途，特以該材料製作一個球形容器，其內、外 直徑分別為 6.0 、 6.3 公尺，內裝液態氧，且容器內之溫度為零下 200 ℃；該容器則 被置於 15 ℃、熱對流係數為 60 W/m 2 ． ℃的溶液中。已知，液態氧的 k 值與 hfg 值分 別為 12 W/m ．℃與 213 kJ/kg ，請問，在此環境下，液態氧之氣化速率為何？ （ 20 分）

• 三、 XMD 公司自馬里亞納海溝採集到代號為甲、乙的兩種特殊氣體，決定要進行實驗 以測試這兩種氣體的特性。實驗之初，這兩種氣體被分別置於一個絕熱剛性容器內 的兩個相鄰獨立室中，氣體間以隔板完全隔絕。已知，甲氣體量有 4 kmol 而乙氣體 量則有 6 kmol ，兩種氣體的溫度與壓力值均為 30 ℃與 300 kPa 。實驗一開始，便將 中間隔板移除，讓該兩種氣體任意混和。設甲、乙兩種氣體均可被視為理想氣體， 請問，因為混和的這個程序而造成的總熵值變化為何？（ 20 分）

• 四、 TSD 公司嘗試以新材料設計熱電偶（ Thermocouples ），而其熱電偶之前端是設計用 以測量溫度的裝置，為一直徑為 1 mm 、熱傳導係數為 45 W/m ． ℃的特殊材料球形 體；且該特殊材料之 SG 值為 8 、等壓比熱為 300 J/kg ． K 。為檢測設計成果，特進行 以下實驗： 將原置於 20 ℃室溫的熱電偶放入溫度為 200 ℃的高壓蒸汽室中，經過 20 秒，如若所測得溫度與實際溫度差異在 1.5 ℃之內，即為有效之設計。已知蒸氣 的熱對流係數為 110 W/m 2 ． ℃，請計算並評估此熱電偶可否通過檢測。（ 20 分）

• 五、 LXJ-300D 型渦輪噴射機以每小時 1008 公里的速度，在溫度為零下 50 ℃、壓力值為 30 的高空飛行。已知，空氣以每秒 60 公斤的流量進入壓縮機，且壓縮機的壓力比 為 15 ，而渦輪機入口之氣體溫度為 1200 ℃。已知，室溫時空氣的等壓比熱值為 1.005 ，則採用冷空氣標準假設（ cold-air-standard assumption ）時，噴嘴出口氣體的 速度為何？（ 20 分）

代號 ： 00850 全一頁

座號：

103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等 別： 高等考試

類 科： 機械工程技師

科 目： 電工學（包括電機機械）

考試時間：

2 小時

※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。

一、如圖一，若 R 1 = 10 Ω ， l = 2 H ， C = 0.125 F ， R 2 = 8 Ω ， i L (0) = 0.5 A ， υ c (0) =1 V ，求 υ( t ) 。 （ 16 分）

圖一

υ

(

t

)

二、有一個交流電路如圖二，求跨於電流源的端電壓 V 。（ 15 分）

圖二

j0.125 S

j0.25 S

三、如果一交流電流 i ( t ) ，其波形如圖三所示，並流過一個電阻 R = 10 Ω ，求平均電功率 （ average power ）。（ 10 分）

圖三

代號 ： 00860 全一張 （正面）

座號：

103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00860 全一張 （背面）

等 別： 高等考試

類 科： 機械工程技師

科 目： 電工學（包括電機機械）

四、有一個變壓器電路如圖四，求二次端的感應電壓 V 2 ，及感應電流 I 2 。（ 15 分）

• 五、複激式（ compound ）直流馬達的電路如圖五，它涵蓋了並激（ shunt ）及串激 （ series ）的成分，請問：（每小題 6 分，共 18 分）

• ？適用於何種應用場合？

• S ）為縱軸，電流（ I ）為橫軸，試繪並激及串激馬達個別的 S-I 特性 曲線。

• T ）為縱軸，電流（ I ）為橫軸，試繪並激及串激馬達個別的 T-I 特性 曲線。

Shunt

field

Series field

Load

六、關於感應交流馬達「滑差」（ slip ）是它的特色之一，定子電壓、扭矩及速度，此 三者之間具有某種特殊關係。請問：

• （ slip ）？從操作者的觀點而言，它有何重要性？（ 10 分）

• 當操作者變化定子電壓大小時，試繪圖說明「扭矩（縱軸）對速度（橫軸）之特 性曲線」會有何變化？（ 8 分）

• 當操作者變化電源頻率時，試繪圖說明「扭矩（縱軸）對速度（橫軸）之特性曲 線」會有何變化？（ 8 分）