101年 專技高考 機械工程技師｜歷屆考題全文（機器抽取）
101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、記帳士考試機械工程技師類科歷屆試題，含機械製造、機動學與機械設計、工程力學（包括靜力學、動力學與材料力學）等 6 科。
共 6 份考卷｜資料來源：依政府資料開放授權條款（OGDL）第 1 版利用，資料集：考選部歷屆試題（data.gov.tw dataset 170565），101 年。
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機械製造
下載：題目
官方不公布申論答案
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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、試說明刀具材料的硬度與熱硬度的差別及其與切削速度的關係。（ 20 分）
-
二、切削加工的材料去除機制有「延性破壞」和「脆性破壞」兩種，試從切削觀點說明其有 何不同，並列舉 2 種方法說明如何使「脆性破壞」轉變為「延性破壞」。（ 20 分）
-
三、放電加工是模具製造的重要方法之一，試比較說明其材料去除機制及加工表面形態 與切削加工有何不同？（ 20 分）
-
四、均壓是影響粉末燒結品質的重要因子，試說明冷均壓法（ CIP ）與熱均壓法（ HIP ）， 並比較其優缺點。（ 20 分）
-
五、試比較電解加工與放電加工的優缺點，請列舉五項。（ 20 分）
代號 ：
00810 全一頁
座號：
機動學與機械設計
下載：題目
官方不公布申論答案
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 ： 00820 全一張 （正面）
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、請繪圖說明齒輪之干涉現象並提出避免干涉的方法。（ 10 分）
-
二、有一對互相嚙合的外接正齒輪，壓力角為 20° ，主動輪齒數為 16 、節圓半徑為 40 mm 、齒冠圓半徑為 45 mm ；被動輪齒數為 24 、節圓半徑為 60 mm 、齒冠圓半徑 為 65 mm ，請計算並說明該組齒輪自接觸至脫離是否有干涉現象？（ 15 分）
-
三、請計算下圖之凸輪傳動機構，當凸輪轉速 300 2 = ω rpm 時，其從動件速度為若干？ （ 20 分）
ob
1
4
3
c
b
ρ
3
ρ
2 =20 cm
ρ
3 =10 cm
ρ
2
0.75
ρ
2
a
0
2
1
ω
2
0.75
ρ
2
- 四、由線徑 2.5 mm 鋼琴線繞成外徑 16 mm 、自然長（ free length ） 100 mm 、有效圈數 20 圈之螺旋壓縮彈簧：彈簧兩端切齊磨平（ squared and ground ends ），鋼琴線抗拉強 度 Sut = 1761.8 MPa ，剪模數（ shear modulus ） G = 78500 MPa 、剪疲勞限（ shear endurance limit ） Sse = 310 MPa 、降伏強度是抗拉強度的 78% 、抗扭強度為抗拉強度 的 67% 、最大允許扭剪應力為抗拉強度的 45% ，當考慮彈簧受力時，剪應力修正係
數
Ks = 1+
1
2C
，曲率效應與剪應力修正係數
KB = (4C+2)/(4C
3)
，其中
C
為彈簧指數
（ spring index ），若此彈簧預壓 20 N 後，最大總負載不超過 150 N ，請問：
-
彈簧常數（ spring constant ） K 為若干？（ 5 分）
-
彈簧被壓實所需之力為若干？（ 10 分）
-
基於修正顧德曼理論（ Modified Goodman Theory ），其設計之安全因數為多少？ （ 15 分）
座號：
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 ： 00820 全一張 （背面）
等 別： 高等考試
類 科： 機械工程技師
科 目： 機動學與機械設計
- 五、下圖所示為一用螺栓將二元件鎖固螺栓接頭，即，用以支撐一外力 F = 10 kN 。該接 頭之螺栓彈簧率（ Spring Rate ）為 Kb ，元件之彈簧率為螺栓的 4 倍，即 Km = 4Kb 。 請決定至少要加多少預力（ Preload ）於螺栓上以確保該螺栓的最大根部（ Root ）應 力小於 65% 的降伏強度（ Yield Strength ），且該螺栓接頭不會分離。另，螺栓的降 伏強度為 240 MPa ，不考慮螺栓根部的應力集中影響。（ 25 分）
F
F
F
F
| 粗螺牙系列（ Coarse Thread Series ） | 粗螺牙系列（ Coarse Thread Series ） | 粗螺牙系列（ Coarse Thread Series ） | 粗螺牙系列（ Coarse Thread Series ） | 粗螺牙系列（ Coarse Thread Series ） |
|---|---|---|---|---|
| Major Diam. d, mm | Pitch p, mm | Minor Diam. d r , mm | Minor Diam. Area A r ， mm 2 | Tensile Stress Area 2 , mm 2 |
| 3.0 | 0.50 | 2.459 | 4.75 | 5.18 |
| 3.5 | 0.60 | 2.850 | 6.38 | 6.98 |
| 4.0 | 0.70 | 3.242 | 8.25 | 9.05 |
| 5.0 | 0.80 | 4.134 | 13.4 | 14.6 |
| 6.0 | 1.00 | 4.917 | 19.0 | 20.7 |
| 8.0 | 1.25 | 6.647 | 34.7 | 37.6 |
| 10.0 | 1.50 | 8.376 | 55.1 | 59.5 |
| 12.0 | 1.75 | 10.106 | 80.2 | 86.3 |
| 14.0 | 2.00 | 11.835 | 110 | 118 |
| 16.0 | 2.00 | 13.835 | 150 | 160 |
工程力學（包括靜力學、動力學與材料力學）
下載：題目
官方不公布申論答案
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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、如圖一所示平板桿件寬度 b = 60 mm ，厚度 t = 10 mm ，承受 P 之拉伸負載。桿件一端是 由直徑同為 d 之銷與孔配合固定，且沒有裝配所產生之應力。若桿件容許之拉伸應力 σ T = 140 MPa ，銷之容許剪應力 τ S = 80 MPa ，銷與孔間容許之承壓應力（ bearing stress ） σ B = 200 MPa ，試求容許之最大負載 P 與對應之銷的直徑 d 。（ 20 分）
P
d
b
P
t
- 二、如圖二所示之 A 、 B 兩物塊質量分別為 10 kg 及 100 kg ，整個滑輪系統之纜繩為固定 長度，初始為靜止狀態。試求從靜止釋放後，當 B 物塊速度達到 2 m/s 時， B 物塊已 移動之距離。（重力加速度為 9.81 m/s 2 ）（ 20 分）
（註：滑輪與其支承座之重量忽略不計。）
圖二
Datum
sB
100 kg
10 kg
sA
B
A
座號：
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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、如圖三所示之均質細長桿件，質量為 5 kg ，一端銷接於 O 點，靜止於初始垂直位置。 假設有一質量為 4 g 之彈體 B 以 400 m/s 之速度射入並包埋入桿件中，試求彈體撞 擊埋入停止後瞬間，桿件之瞬間角速度為多少。（ 20 分）
圖三
0.75 m
0.25 m
B
O
vB
=
400 m/s
°
30
- 四、如圖四所示之樑 AB ，試求支撐處之反力（ reactions ）並繪出剪力圖（ shear diagram ） 及彎矩圖（ bending moment diagram ）。（ 20 分）
圖四
B
4 kN
2 m
2 m
2 m
A
M
= 2 kN·m
B
- 五、如圖五所示為一曲柄之簡化圖，圖中兩負載 P 1 及 P 2 皆為 1.0 kN ，其餘尺寸標示於圖 中。在不考慮應力集中之情形下，試求圖中 A 點（上方軸表面與 z 0 軸之交點）處材料 所承受之最大拉伸應力、最大壓縮應力及最大剪應力分別之大小。（ 20 分）
P
2
P
1= 1.0 kN
流體力學與流體機械
下載：題目
官方不公布申論答案
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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。
-
本試題之相關公式、物理常數、符號意義及設計參數未提及時，請自行合理推斷與假設。
-
一、有一個流體在一個漸縮管內流動，如下圖所示。假設流場為一維穩態流（ onedimensional steady flow ），且流體速度沿著 x 軸方向為線性變化，流場在 A 點處速度 V A=12 m/s ，在 C 點處 V C = 36 m/s 。試求：
-
流體之速度 V 在 x 方向之函數 V ( x ) 為何？並繪出速度 V ( x ) 之示意圖。（ 10 分）
-
流體在 A 、 B 及 C 點處之加速度（ m/s 2 ）。（ 15 分）
V
A = 12 m/s
A
B
C
x
V
C = 36 m/s
0.05 m
0.1 m
-
二、我們欲得知一個飛船在 20 ℃之大氣中，以速度 6 m/s 飛行所受之阻力（ drag ）。若 把此原型飛船製作成三十分之一比例之模型（ model ），並在 20 ℃之水洞（ water tunnel ）中做測試，試求：
-
在水洞中，水之流速（ m/s ）應為何？（ 10 分）
-
若在水中測試時，模型量得之阻力為 3,000 N ，則在原型飛船所受之實際阻力（ N ） 為何？（ 10 分）
-
飛船實際飛行時，所需之功率（ kW ）？（ 5 分）
註：
-
20 ℃，空氣之密度 1.2 kg/m 3 ，動黏度（ kinematic viscosity ） 1.5×10 -5 m 2 /s;
-
20 ℃，水之密度 998 kg/m 3 ，動黏度 1.0×10 -6 m 2 /s 。
座號：
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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、如下圖之 30° 彎肘圓管（ elbow circular duct ），管內流體為水（密度 1000 kg/m 3 ），質 量流率為 20.65 kg/s 。
在截面 2 之流場為紊流（ turbulent flow ），其速度分布為 7 1 2 ) (1 r u u m -=
R 其中 um 1 , um 2 分別為截面 1 及 2 之中心速度（ center line velocity ），試求：
-
截面 1 之中心速度（ m/s ）。（ 5 分）
-
截面 2 之中心速度（ m/s ）。（ 10 分）
-
利用牛頓第二定律，估算作用在 30° 彎肘圓管之力（ N ）及方向。（ 10 分）
D2 = 6 cm
30º
D1 = 10 cm
1
2
-
四、一個離心式水泵葉輪外徑為 250 mm ，葉輪出口寬度 100 mm ，轉速為 2800 rpm ，出口 角度相對於泵轉動之切線方向為 40° 。水自徑向流入葉輪，出口徑向速度分量（ radial velocity ）為 4.2 m/s ，葉片幾何尺寸及轉動方向如下圖所示。試求 :
-
葉輪出口水之切線速度分量（ circumferential velocity ）（ m/s ），並繪製速度三角 形。（ 10 分）
-
理論揚程（ head ）（ m ）。（ 8 分）
-
離心泵輸送給水之功率（ kW ）。（ 7 分）
註：水之密度為 1000 kg/m 3
D2=250 mm
2800
rpm
40
o
b2=100 mm
熱力學與熱傳學（包括熱機）
下載：題目
官方不公布申論答案
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 ： 00850 全一頁
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。
-
本試題之相關公式、物理常數、符號意義及設計參數未提及時，請自行合理推斷與假設。
-
一、氮氣流經絕熱長管，其半徑為 3 cm 。長管入口處壓力及溫度 700 kPa ， 40 ℃，出口 處壓力及溫度 300 kPa ， 20 ℃。試求氮氣入、出口處之速度。氮氣在室溫下的比熱 cp = 1.039 kJ/(kg·K) 。（ 15 分）
-
二、一絕熱渦輪機，以空氣為工作流體。其入口處壓力及溫度 600 kPa ， 400 K 。出口處 壓力及溫度 120 kPa ， 320 K 。試求渦輪機之第二定律效率（ second-law efficiency ）。 環境溫度 To = 20 ℃。空氣之物性如下：
比熱可視為定值 cp = 1.011 kJ/(kg·K) ，氣體常數 R = 0.287 kJ/(kg·K) 。（ 20 分）
-
三、一理想冷空氣標準柴油循環（ cold-air-standard Diesel cycle ），在進入壓縮過程前之 壓力及溫度 90 kPa ， 20 ℃，其壓縮比 20 。假設此一循環之最高容許溫度不超過 2000 K ，試求其熱效率及平均有效壓力。室溫下空氣之比熱 cp = 1.005 kJ/(kg·K) ， cv = 0.718 kJ/(kg·K) ，氣體常數 R = 0.287 kJ/(kg·K) 。（ 20 分）
-
四、何謂對應態原理（ principle of corresponding states ）？對應態原理的著名實例為 van der Waals 狀態方程式。試求此一方程式裡的兩個常數。（ 10 分）
-
五、經擠壓成型過程後的鋁導線（直徑為 4 mm ）與外界冷空氣接觸。擠壓成型出口處 導線溫度 350 ℃，外界空氣溫度 20 ℃，熱對流係數（ convective heat transfer coefficient ） 30 W/(m 2 · ℃ ) 。假設擠壓成型鋁導線速度 10 m/min ，試求距離擠壓成型 出口處多遠，導線溫度會降至 100 ℃。鋁的物性如下：
密度 ρ = 2702 kg/m 3 ，比熱 cp = 0.896 kJ/(kg· ℃ ) ，熱傳導係數 k = 236 W/(m· ℃ ) 。（ 20 分）
- 六、在一反向流雙管式熱交換器（ counter-flow double-pipe heat exchanger ）實驗中，質 量流率 1.2 kg/s 的水經由內管（直徑 2 cm ），從 20 ℃被加熱到 80 ℃。加熱過程利用 地熱水流經管殼，其入口溫度 150 ℃，質量流率 2 kg/s 。熱交換器所使用的圓管管 壁很薄，假設熱交換器之總熱傳遞係數（ overall heat transfer coefficient ）為 600 W/(m 2 · ℃ ) ，試分別以對數平均溫差 LMTD （ Log Mean Temperature Difference ）法， 及性能係數（ effectiveness ）和傳遞單位數 NTU （ Number of Transfer Unit ）法，計算 熱交換器所需長度。假設水及地熱水的比熱為定値 cp = 4.18 kJ/(kg· ℃ ) 。（ 15 分） 熱交換器之性能係數和傳遞單位數（ Effectiveness-NTU ）之關係式如下：
座號：
電工學（包括電機機械）
下載：題目
官方不公布申論答案
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 （正面）
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）
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、圖 1 的電路中，若已知某些分支線路的電流值，試求出此電路之其餘分支線路的電 流 i 1 ～ i 5 。（ 10 分）
-4A
2A
1A
i
1
i
4
i
2
i
5
i
3
-3A
圖1
-
二、在圖 2 兩個耦合的線圈中，若 L 1 與 L 線圈間的耦合係數為 0.35 ，試問： 2
-
此兩耦合線圈的互感 M 為何？（ 5 分）
-
設端子 b 連接至端子 c 時，端子 a 與端子 d 之間的電感 Lad 為何？（ 5 分）
-
設端子 b 連接至端子 d 時，端子 a 與端子 c 之間的電感 Lac 為何？（ 5 分） 試求出此耦合線圈的倒感矩陣 Γ 。（ 5 分）
L
1 = 0.1
H
L
2 = 0.4
H
a b c d
-
三、一具 50 kVA, 60 Hz 的單相變壓器之電壓比為 2300 V/220 V ，若此變壓器的鐵損為 350 W ，其滿載銅損為 650 W 。在變壓器的功率因數 p.f. 為 1 的情況下，試問：
-
此變壓器的高壓側與低壓側的額定電流各為多少安培（ A ）？（ 5 分）
-
此變壓器滿載輸出時的功率效率 η 為多少 % ？（ 5 分）
-
此變壓器半載輸出時的功率損失為多少瓦特（ W ）？（ 5 分）
座號：
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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、一 RLC 串聯電路如圖 3 所示，若圖中的交流電源 vs 之頻率 f 為 60 Hz 時，其電感的阻 抗 X 4 Ω ，電容的阻抗 X = L C =25 Ω ，試問：
-
此電路的 L 電感值（ mH ）與 C 電容值（ μ F ）分別為何？（ 5 分）
-
此電路的諧振頻率 f 為多少 Hz ？（ 5 分） 0
-
，則電阻 R 的電壓值 V ) 2 sin(2 110 0 t f v s π = 為何？（ 5 分） 若交流電源為 R
-
，則電路的電流值 I ) 2 sin(2 220 0 t f v s π = 為何？（ 5 分） 若交流電源為 rms
圖
3
～
L
C
11
Ω
－
VR
vs
－
i
s
五、一單相 110 V , 60 Hz 的交流電力系統的負載之等效電路如第四題圖 3 所示 RLC 串聯電路
-
，若其電感的阻抗 XL = 3 Ω ，電容的阻抗 XC = 1 Ω ，試求出此電力系統的有效消耗功率 P 為多少瓦特（ W ），此電力系統每天的用電量為多少度（千瓦 -小時）？（ 10 分）
-
六、一具 220 V, 60 Hz , 8 極的單相感應電動機之近似等效電路如圖 4 所示，若其中的 R 1 = R 2 = 1 Ω ， X 1 = X 2 = 0.5 Ω ，磁化導納 Ym = 0.004 - j0.06 ( 1 Ω -) ， s 為此電動機的轉差 率。在滿載轉差率為 5% ，且忽略電動機之機械損失的情況下，試問：
-
此電動機的鐵損為多少瓦特（ W ）？（ 5 分）
-
此電動機的滿載定子輸入電流 I 1 為多少安培（ A ）？（ 5 分）
-
此電動機的滿載功率因數 p.f. 為多少？（ 5 分）
-
此電動機的滿載轉速 nf 為每分鐘多少轉（ rpm ）？（ 5 分）
-
此電動機的滿載電磁轉矩 Tf 為多少牛頓 -米（ N·m ）？（ 5 分）
I
0
R
1
jX
1
jX
2
I
1
I
2
R
2
s
Ym = G - jB
220 V
60 Hz