00810

1 － 1

114 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 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。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、有關半固態壓鑄（ Semi-solid die casting ）製程，請回答下述問題。 （ 25 分）

• ⑴ 半固態壓鑄的工作原理。

• ⑵ 半固態壓鑄的優點與缺點。

• ⑶ 實際應用的產品。

• 二、利用平板輥軋製程（ Flat-rolling process ）製作產品可能出現皇冠形 （ Crown ）現象，請回答皇冠形的可能成因及對策。 （ 20 分）

• 三、切削溫度（ Cutting temperature ）是影響刀具壽命、切削品質與加工效率 的關鍵因素之一，請回答下述問題。 （ 20 分）

• ⑴ 切削溫度產生的原因。

• ⑵ 切削溫度對刀具壽命的影響。

• 四、目前市面上電動車的底盤、電池殼、散熱器、後車廂蓋普遍使用摩擦 攪拌焊接（ Friction Stir Welding, FSW ）進行接合，請說明下述問題。 （ 20 分）

• ⑴ FSW 的工作原理。

• ⑵ 相較於電弧焊接， FSW 的優點。

• ⑶ FSW 的應用。

• 五、市面上很多手機鏡頭框、轉軸、連接器端子、筆電鉸鍊、智慧手錶零件 等 3C 電子產品普遍使用金屬射出成形（ Metal Injection Molding, MIM ） 製造，請回答下述問題。 （ 15 分）

• ⑴ MIM 的工作原理。

• ⑵ MIM 須注意事項。

座號：

00820

頁次：

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114 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 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。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、如下圖表示為一平面機構位於其非極限位置 （左側子圖） 與極限位置 （右 側子圖）之構造簡圖。該機構的運動輸入機件與運動輸出機件分別為其 最左側的雙接頭桿與其最右側的滑塊（滑件） 。該運動輸入機件會以順時 針方向進行等速旋轉，令其桿長為 r in = ab 且角速度大小為 ω in 。當該機 構位於極限位置時，接頭 a 、接頭 b 與接頭 c 會沿水平方向共線，同時， 接頭 d 、接頭 e 與接頭 f 會沿垂直方向共線，且接頭 g 、接頭 h 與接頭 i 亦會沿水平方向共線。請針對以下各子題依序進行作答：

•  求該機構的自由度（ Degree of freedom ） F 。 （ 10 分）

•  當該機構位於極限位置時，求其運動輸出機件的線速度大小 Vout 。 （ 6 分）

•  若採用機械效益 （ Mechanical advantage, MA ） 的定義， MA=( r in ω in)/Vout ， 對該機構之傳力性能進行評估，求該機構位於極限位置時的機械效益 MA 之大小，並請論述在該瞬間存在肘節效應（ Toggle effect ）與否。

（ 9 分）

座號：

• 二、機構（ Mechanisms ）是由多個機件（ Members ）透過接頭（ Joints ） ［或稱 為運動對（ Kinematic pairs ） ］相結合且能進行運動傳遞與轉換的裝置。 現需要設計一種自由度等於 1 的平面機構使其運動輸入機件進行單向等 速旋轉，並使其運動輸出機件進行往復平移運動 （ Reciprocating motion ） ， 且該種機構之機件數量與接頭數量皆不得大於 4 。請論述兩種可用於滿 足上述需求之平面機構的基本構造與傳動原理。 （ 20 分）

• 三、已知某一由鋁合金材料製成之機件受到靜態負載的作用而使其某一位置 之材料單元所承受的三維主應力 （ 3DPrincipal stresses ） 分別為 σ 1 = 38 MPa 、 σ 2 = 18 MPa 與 σ 3 = 6 MPa ，且該機件所使用之鋁合金材料已經透過單軸向 拉伸試驗測得其降伏強度 S Y = 105 MPa 與抗拉強度 S T = 215 MPa 。請針對 以下各子題依序進行作答：

•  求該材料單元所承受的 von Mises 等效應力 σ eq 。 （ 5 分）

•  基於最大畸變能失效理論（ Maximum distortion energy failure theory ） ， 求該材料單元在此靜態負載狀態下的安全係數 N S 。 （ 10 分）

•  基於最大主應力失效理論（ Maximum principal stress failure theory ） ， 求該材料單元在此靜態負載狀態下的安全係數 N S 。 （ 10 分）

• 四、已知某主軸裝置之一單列滾柱軸承（ Single-row cylindrical roller bearing ） 需恆定地承受一徑向作用力 P = 2000 N ，依型錄可知該軸承之基本動態 額定負載 C 為 24000 N 。請針對以下各子題依序進行作答：

•  求該軸承之 L 10 額定壽命（單位為百萬轉） 。 （ 10 分）

•  若該軸承之操作轉速為 1800 rpm ，求依據 L 10 額定壽命且每日運轉 15 小時之使用條件下所估計的可使用天數 L D 。 （ 10 分）

•  若將該軸承可承受之徑向作用力的安全係數設定為實際徑向作用力 P 的 1.25 倍，並將該軸承之 L 10 額定壽命設定為 3000 百萬轉，求依型錄 重新挑選該軸承時之基本動態額定負載的最小容許值 C min 。 （ 10 分）

代號：

00830

頁次：

2

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114 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 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。  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

一、若 R1=8  ， R2=2  ， R3=3  ， R4=4  ， R5=2  ， V1=15 V ， I1=2 A ， I2=3 A 。使用疊加原理，求下圖中流過 R1 的電流。 （ 20 分）

二、若 I1=2cos(300 t ) A ， V1=7cos(300 t +  /4) V ， R1=4  ， R2=3  ， R3=5  ， L1=300 mH ， C1=900  F 。使用節點分析，求下圖電容兩端的節點電壓。 （ 20 分）

三、一具單相電動機在連線到 240 V rms 、 60 Hz 的電源時，其功耗為 220 W ， 功率因數為 0.8 滯後。為使功率因數達到 1 ，需要在負載並聯一電容器。 計算所需的電容值。 （ 20 分）

座號：

• 四、一個單相變壓器可將 6 kV 轉換為 230 V ，其效率為 0.95 。假設從高壓電 源所見的功率因數為 0.8 ，且一次側的視在功率為 30 kVA 。試求 ⑴ 二次 側的電流、 ⑵ 變壓器的繞組比。 （ 20 分）

• 五、一具三相感應電動機接至三相 60 Hz 電源時，其滿載轉速為 1140 rpm 。 試求 ⑴ 該電動機之極數； ⑵ 滿載時之轉差率； ⑶ 滿載時，轉子上感應電 流之頻率； ⑷ 滿載時，轉子磁場對定子之轉速； ⑸ 當轉差率為 10% 時， 轉子之轉速。 （ 20 分）

代號：

00840

頁次：

2 － 1

114 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 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：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。 本科目得以本國文字或英文作答。

• 一、當 P=Q=2.0 kN 時，求桁架中 AF 和 EJ 構件的受力情形。 （ 20 分）

G

二、一細桿 AB ，重量為 W ，分別固定在 A 和 B 兩個滑塊上， A 和 B 在圖中所 示的滑軌上可自由移動。彈簧常數為 k ，當彈簧未拉伸時， θ 為 0 。  忽略 滑塊的重量，推導出桿處於平衡狀態時 W 、 k 、 l 和 θ 必須滿足的方程式； （ 10 分）  當 W=75N 、 l = 30 cm 、 k = 3 N/m 時，求 θ 的值。 （ 10 分）

座號：

• 三、一駕駛在 t = 0 時從圓形入口匝道上的 A 點靜止出發，以恆定加速行駛， 並在 B 點進入高速公路。已知其車速繼續以相同加速度行駛，直至在 C 點達到 100 公里 / 小時，求  B 點的速度； （ 10 分）  t = 20 秒時的總加 速度（考量切線加速度與法線加速度） 。 （ 10 分）

• 四、請說明各種材料特性，如延性（ ductile ） 、脆性（ brittle ）等材料。 （ 20 分）

• ⑴ 何種材料較無法承受剪切應力，並繪圖說明之。

• ⑵ 何種材料較無法承受拉伸應力，並繪圖說明之。

• ⑶ 受到扭轉應力破壞的斷面，應為何種材料，並說明原因。

• ⑷ 受到拉伸應力破壞的斷面，應為何種材料，並說明原因。

• 五、鋁棒 AB （ G=27GPa ）與黃銅棒 BD （ G=39GPa ）黏合。已知黃銅棒 CD 部分為空心，內徑為 40 mm ，求 A 處的扭轉角（ angle of twist ） 。 （ 20 分）

00850

頁次：

2 － 1

114 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 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。 本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、某充填管路中氧氣以壓力 8bar 、溫度 300K 穩態流動，聯結一體積為 0.2 m 3 ， 存有 1 bar 、 289 K 氧氣之容器。充填時氧氣緩緩流入絕熱條件之容器， 直至容器壓力達 5 bar 時將充填閥關閉，並以自然對流方式冷卻該容器 至大氣溫度 289 K 。氧氣之定容比熱、氣體常數分別為 917 J/(kgK) 、 260 J/(kgK) 。請計算該容器冷卻至大氣溫度時之壓力以及充填至容器中 之氧氣質量。 （ 15 分）

• 二、空氣於 1 bar ， 40 ℃充滿於體積為 0.04 m 3 之容器，於定容加熱至 4 bar 後，定壓冷卻至原來之溫度。請計算其淨熱量（ J ）及熵（ J/K ）變化，並 於溫熵圖中繪製這些過程。 （ 20 分）

空氣定壓比熱與氣體常數分別為 1.005 kJ/(kgK) 與 0.287 kJ/(kgK)

• 三、請於溫熵圖中繪製下圖所示之燃氣渦輪機熱力循環，並計算此燃氣渦輪 機輸出功率及熱效率。燃氣定壓比熱為 1.1 kJ/(kgK) ，定壓與定容比熱之 比值為 1.4 。 （ 20 分）

座號：

• 四、乾度為 0.9 之 7 bar 水蒸汽於汽缸中等溫可逆膨脹至 1.5 bar ，於此過程饋入 汽缸之熱量為 800 kJ/kg ，請計算此過程輸入或輸出之功（ kJ/kg ） 。 （ 10 分） 蒸汽 1.5 bar ，飽和溫度為 111.4 ℃。蒸汽內能與焓分別以 u 及 h 表示，其 下標 f 與 g 分別代表飽和液體與飽和汽體狀態。蒸汽 7bar ， uf = 696 kJ/kg ， ug = 2573 kJ/kg ， hf = 697 kJ/kg ， hg = 2764 kJ/kg ，其飽和溫度為 165 ℃。 過熱蒸汽於 7 bar 之內能與焓如下所示：

蒸汽溫度（℃） 150 200

內能（ kJ/kg ） 2580 2656

焓（ kJ/kg ） 2773 2873

• 五、某直徑為 5 cm 、密度 8960 kgm -3 、比熱 386 Jkg -1 K -1 、熱導率為 400 Wm -1 K -1 之銅球處於熱力平衡狀態，溫度為 450 ℃，將此銅球投入溫度為 50 ℃之油 池，其降溫期間銅球表面之自然對流係數維持於 15 Wm -2 K -1 ，請計算此 銅球溫度降至 100 ℃所需之時間。 （ 25 分）

• 六、某板式熱交換器採用熱傳強化技術，分別提升其高溫側與低溫側水流之熱 對流係數至 Dittus-Boelter 公式值之 2.2 倍與 1.5 倍。此熱交換器高溫側與 低溫側流道之水利直徑 (Hydraulic diameter) 均為 300 mm ，板材之熱導率為 15 Wm -1 K -1 、厚度為 5 mm 、面積為 1.5 m 2 。當其高溫側與低溫側之水溫分 別為 80 ℃與 40 ℃時，對應高溫水與低溫水之普朗特數（ Prandtl number, Pr ） 分別為 2.2 與 4.3 。若高溫與低溫水流之雷諾數 （ Re ） 分別為 50000 與 25000 ， 請計算此板式熱交換器傳遞之熱傳功率（ W ） 。 （ 10 分）

Dittus-Boelter 公式： Nu=0.023×Re 0.8 Pr n ，壁溫高於水溫時， n=0.4 ，壁溫 低於水溫時， n=0.3 ，高溫與低溫水之導熱率均為 0.65 Wm -1 K -1 。

代號：

00860

頁次：

2 － 1

114 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 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：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。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、詳解釋下列物理意義或名稱： （每小題 5 分，共 20 分）

•  牛頓流體（ Newtonian fluid ）與非牛頓流體（ Non-Newtonian fluid ） 。

•  水利直徑（ Hydraulic diameter ） ，計算長方形的水利直徑，如下圖所示。

•  不滑移條件（ No-slip condition ） 。

•  不可壓縮流（ Incompressible flow ） 。

• 二、流體以流量 Q 流經水輪機，在中心點垂直流入紙面，後各以 Q /2 流向 二臂，以 V rel 的速度噴出，臂的半徑 R ，臂的轉速 ω ，並對軸作功產 生軸功（ Work shaft ） ；如下圖所示。忽略摩擦下，回答下述問題： （每小 題 10 分，共 20 分）

•  推導出軸功率（ Power shaft ） ： P 的式子。

•  當功率為最大時的轉速 ω 及最大功率 Pmax 為何？

座號：

• 三、液體在吸管中因毛細作用，會產生液體上升，如下圖所示。吸管內徑 d ， 液體密度 ρ ，液體表面張力 σ ，液體上升高度 h ，液體 -吸管介面形成接觸 角 θ ，重力 g 。求合適的無因次 Pi 項。 （ 20 分）

ρ

,

g

,

σ

• 四、有一圓形液體貯槽直徑為 D ，液體由貯槽底端直徑為 d 的圓孔排放，如 下圖所示。在時間 t = 0 時水深度為 h 0 ，求液體深度的變化，表示時間的 函數 h = h (t) 。 （ 20 分）

• 五、流體 U ∞ 流過非常薄的平板，由於黏滯力影響下產生邊界層，在板的後緣 測量到速度分布為紊流邊界層，其為 1/7 次方的速度分布，如下圖所示。 平板長度 L ，邊界層厚度 δ ，速度分布 1/7 ( ) u y U    。求當 δ = 0.01 L 時的