108年 專技高考 機械工程技師｜歷屆考題全文（機器抽取）

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108 年專門職業及技術人員高等考試建築師 25 類科技師 普通考試不動產經紀人 專門職業及技術人員高等考試建築師 技師（含第二次食品技師）考試 普通考試不動產經紀人、記帳士考試 專門職業及技術人員高等考試建築師、 考試暨 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 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 於本試題上作答者，不予計分。

•  本科目得以本國文字或英文 或英文作答。

• 一、  請試述單晶金屬結構的優點 結構的優點，如何鑄造以及其形成單晶之原理 如何鑄造以及其形成單晶之原理。 （ 8 分）

•  某材料試片（ 4130軸拉伸曲線如下，請估計在 至永久變形所需之能量 予計分。） （ 12 分） -steel 截面積為 144 mm 2 ，有效長度 請估計在 482 ℃ 下其楊氏係數， 之能量。 （請使用公制單位，否則 ） 有效長度 100 mm ）之單 ，以及欲將此試片拉 否則即使答案正確亦不

200

180

0

20

40

60

120

140

80

100

160

0

(a)

Stress (ksi)

C)

F(24

75

°

°

C)

F(93

200

°

°

C)

F(204

400

°

°

C)

F(316

600

°

°

F(427 C)

800

°

°

C)

F(482

900

°

°

C)

F(538

1000

°

°

2

4

6

10

8

Strain (10

-3

)

C)

C)

1260

1120

980

840

700

560

420

140

280

0

12

Stress (MPa)

1400

1260

• 二、  金屬 3D 列印為目前重要的非傳統加工技術 基本原理，其相較於傳統加工之優勢 戰。 （ 10 分） 列印為目前重要的非傳統加工技術，請詳述金屬 其相較於傳統加工之優勢，以及在製程上目前遇到的挑 請詳述金屬 3D 列印之 以及在製程上目前遇到的挑

•  請試述硬焊（ blazing 用對象。 （ 10 分） blazing ）以及軟焊（ soldering ）製程 製程，以及其通常之應

座號 座號：

• 三、  請試述何謂切削顫振，並說明如何防治。 （ 10 分）

•  在預測刀具壽命上，通常採用泰勒（ Taylor ）關係式。請寫出此關係， 說明每一項的物理意義，並舉例說明改變切削參數對刀具壽命的影響 （請自訂成一個利於估算的數字，利用該關係式去預測刀具壽命變 化） 。 （ 10 分）

•  試述在切削時，造成刀口積屑的原因及其解決方案。 （ 10 分）

• 四、請詳述珠擊以及滲碳法在表面處理上的重要目的。 （ 12 分）

• 五、  請詳述三次元量床之工作原理與應用。 （ 6 分）

•  物件加工表面可分為超光面、精切削面、細切削面等。請畫出其表面符 號，詳述其表面狀態，並說明其 Ra （算術平均粗糙度）的範圍。 （ 12 分）

108 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）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、請繪出四分割日內瓦機構（ Geneva Mechanism ）的機構圖，並說明其作動原理與特 性。（ 25 分）

• 二、試說明延性材料承受靜態負載下設計上可採用之破壞準則，請列舉至少兩項破壞準 則並說明用各項理論計算安全係數之方式，以及繪製平面應力狀態下各理論所定義 之可用設計範圍。 （ 25 分）

• 三、一方形螺紋之雙螺線導螺桿的公稱直徑為 32 mm 、螺距為 4 mm ，如軸垂直設置欲輸 出能抬舉 6.4 kN 重量之軸向推力，試詳列計算過程求出： （假設：組件間摩擦係數為 0.08 ；套環摩擦力等效直徑為 40 mm ；螺桿材料之拉伸強度為 230 MPa ；降伏強度為 170 MPa 。） （每小題 5 分，共 25 分）

•  節徑與導程

•  轉動螺桿抬舉重物與放下重物分別所需之扭矩

•  抬舉重物時螺桿之整體效率



抬舉重物時螺紋根部之應力與其等效（

•  此螺桿在承載預計負載下之安全係數

• 四、一平行軸上配置之螺旋齒輪組由一 57 齒的從動齒輪及一 19 齒的主動齒輪組成， 小齒輪具有 30 ° 之左手螺旋角，法向壓力角為 20 ° ，法向模數為 2.5 mm ，試求出： （需詳列計算過程） （每小題 5 分，共 25 分）

•  橫向節距

•  法向節距

•  橫徑節

•  橫向壓力角

•  各齒輪之齒冠、齒根及節圓直徑

（請接背面）

von Mises

00820

代號：

座號：

全一頁

）應力（假設嚙合螺紋圈數

>5

）

00830

108 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）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、直流電路如下圖所示，假若 I 1 = 2 A 、 R 1 = 6 Ω 、 R 2 = 6 Ω 、 R 3 = 4 Ω ，求算：  a 、 b 二端的戴維寧（ Thévenin ）等效電阻 RT 與等效電壓 VT 。（ 10 分） 。並求算

•  假若 RL = 6 Ω ，使用戴維寧等效電路求算流經過 RL 的電流 I L 電源所提供的功率。 （ 5 分）

I

1

R

2

R

3

R

1

a

b

RL

二、下圖中電路 Vs = 12 V 、 R 1 = 10 Ω 、 R 2 = 5 Ω 、 L = 0.5 H 。當圖中電路穩定 之後，開關 S 從 1 切換到 2 ，定義此刻時間為 t = 0 秒 (sec) ，求算：

•  電流 I L ( t ) 在 t = 0 秒的初始電流值。 （ 5 分）

•  當電路再度穩定之後，電流 I L ( t ) 的電流值。 （ 5 分）

•  電流 I L ( t ) 的表示式。 （ 10 分）

Vs

R

1

S

L

VL

(

t

)

IL

(

t

)

R

2

1

2

座號：

• 三、下圖交流電路， R = 200 Ω 、 L =100mH 、 C = 100 μF ，電壓電源 Vs ( t )= 12cos100 t 。 當 RL = 200 Ω ，求算：

•  負載電流 I L ( t ) 。 （ 14 分）

•  電源側提供的實功率、虛功率及功率因數。 （ 6 分）

C

L

RL

R

Vs

(

t

)

IL

(

t

)

四、如下圖所示理想變壓器，匝數 N = 7 ，頻率為 60 Hz 。求算：

•  由電源所看到的負載反射阻抗。（ 10 分）

•  求算電源電流與電源所提供的複數功率（ complex power ）。（ 10 分）

RL

=400

Ω

CL

=10

µ

F

1:

N

L

=3/377

H

R

=10

Ω

Vs

=120

∠

0

˚

CL

=10μF

L

=3/377H

五、如下圖直流分激馬達（ shunt motor ）， Vs = 7.2 V 、 Ra = 0.2 Ω 。假如在恆 定場激（ constant field excitation ）時， Rf = 12 Ω 。（每小題 5 分，共 10 分）

•  當馬達額定電流為 I a = 8 A ，額定轉速為 120 rpm 。求算電源電流 I s 與 額定負載 T 。

•  當無負載時，假設無機械損失（ no mechanical loss ）時，求算馬達轉速。

La

Ra

Ia

Vs

Ea

T

ω

m

Lf

Rf

If

Is

六、如下圖同步馬達（ synchronous motor ）的單相電路，電壓電源 ° ∠ = 0 3 400 s V ，

功率因子（ power factor ）為 pf =1 ，電流 I s 的振幅方均根（ rms ）值為 36 A ， Rs = 0.5 Ω 、 jXs = j 1.6 Ω 。求算：

•  視在功率 (apparent power) S 。（ 5 分）

•  電動勢 (emf) Ea 與感應線電壓 V line 。（ 10 分）

jXs

Rs

Is

Vs

Ea

00840

108 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）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。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、如圖所示之兩個扳手（ wrenches ）被應用於鎖緊管子。已知管子的外徑為 25 mm （毫米） ，內徑為 20 mm （毫米） 。如果對每個扳手施加 P = 300 N （牛 頓） ，則：

•  試決定管子在區域 AB 和 BC 內產生的最大扭轉剪切應力（ the maximum torsional shear stress ）各為若干？（ 15 分）

•  試繪製在區域 AB 和 BC 截面的剪切應力分布（ the shear stress distribution ） 。 （ 10 分）

• 二、如圖所示，如果木樑在 A 和 B 處的承載墊僅支撐垂直力，試決定可施加 於木樑的均勻分布載荷 w 的最大値應為多少？已知木樑的容許剪切應力 （ allowable shear stress ）和容許彎曲應力（ allowable bending stress ）分 別為 1.5MPa = allow τ 及 15MPa = allow σ 。（ 25 分）

座號：

• 三、在如圖所示的瞬間，套環 左移動 1 m/sec 。試決定 套環 A 的速度向右移動 0.4 m/sec 試決定： m/sec ，套環 B 的速度向

•  桿 AD 的角速度（ 10 10 分）

•  桿 BD 的角速度（ 10 10 分）

•  點 D 的速度（ 5 分） ）

360 mm

270 mm

180 mm

135 mm

B

A

D

mm

• 四、如圖所示，線軸的質量為 從靜止狀態釋放，並使其中心的角速度剛好達到 中心沿著光滑平面移動的距離 之繩索的質量。 （本題限定採用能量守恆 求解，否則不予計分。 線軸的質量為 60 kg ，其迴轉半徑 0.3 = G K 並使其中心的角速度剛好達到 ω = 中心沿著光滑平面移動的距離。假設可忽略摩擦和纏繞在線軸中心軸上 本題限定採用能量守恆（ conservation of energy 。） （ 25 分） 3m 。如果將該線軸 6 rad / s 時，試求其 假設可忽略摩擦和纏繞在線軸中心軸上 conservation of energy ）原理

0.5m

0.3m

A

30°

G

00850

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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、在一活塞 -汽缸裝置中， 10 kg 的空氣處於 5 大氣壓和 300 K 狀態下，現將 該空氣等溫膨脹至 1 大氣壓（ 101.35 kPa ） 。此假設空氣為理想氣體（氣體 常數 R = 0.287 kJ/kg · K ） ，求此過程中  所作的功；  該空氣的內能變化；  熱傳量（含方向）以及  大氣（維持在 300 K ）熵的變化量。 （ 20 分）

• 二、有一理想氣體，其氣體常數為 R ，定壓比熱及定容比熱的比值為 k 。該 氣體執行下述包括三個可逆過程的循環：狀態 1 至狀態 2 為等溫膨脹過 程，狀態 2 至狀態 3 為絕熱膨脹過程，狀態 3 至狀態 1 在 T-s 圖上其過 程為直線。令 P2 = α P1 以及 P3 = β P1 。  劃出此循環示意圖於 T-s 圖上；  求狀態 3 的溫度 T3 ，以 T1 、 α 及 β 的函數形式表之；  求此三個過程 中個別的熱傳量及其方向；  求此循環的效率，以 k 、 α 及 β 的函數形 式表之。 （ 20 分）

• 三、一固定型大型氣渦輪機以布雷登循環（ Brayton cycle ）產生 100 MW 的能 量來推動發電機。在此循環中，最低溫度為 300 K ，最高溫度為 1600 K ， 最低壓力為 100 kPa ，壓縮機之壓縮比為 14 。假設工作流體為空氣（定壓 比熱 Cp= 1.005 kJ/kg 、氣體常數 R = 0.287 kJ/kg · K ） ，且視為理想氣體。 若壓縮機的等熵效率為 85% 且渦輪機等熵效率為 88% ，請計算：

•  工作流體的流量（ 10 分）

•  壓縮機所需的功占渦輪機所輸出總功的比率（ 10 分）

•  此循環的熱效率（ 5 分）

座號：

• 四、有一小木屋有天花板、地板和四面牆，每一面牆的構造為兩片厚度均為 2 公分的木材中間夾有 5 公分厚的保溫玻璃棉層（整體厚度為 9 公分） ， 小木屋內溫度維持在 25 ℃ (T1) ，而周遭大氣環境是 10 ℃ (T2) 。若室內的 對流熱傳係數（ convection heat transfer coefficient ）為 hc ,1 = 3 W/m 2 · K ， 而大氣的對流熱傳係數為 hc ,2 = 6 W/m 2 · K ，另牆接觸大氣的面塗有一層 厚度可忽略不計的白漆。木材和保溫玻璃棉的熱傳導係數（ thermal conductivity, k ）分別為 0.10 W/m · K 和 0.038 W/m · K ，另外假設白漆的 等效輻射熱傳量可表示為 Q  12=A hr ,2 (T1 - T 2 ) ，其中 A 為牆面面積， hr, 2 為輻射 熱傳係數（ radiation heat transfer coefficient ） ，其表示式為 hr, 2 = 5.0 ε W/m 2 · K ， ε 為放射率（ emissivity ） = 0.9 。在這些給予的條件下，計算出流經此牆 的熱量損失（ heat loss ） 。 （ 25 分）

• 五、一熱交換器用來作為冷媒與空氣之間的熱交換，該熱交換器與外界有非 常好的隔熱裝置。如下兩圖所示，若兩流體方向不管為同向（ Co-current ） 或逆向（ Counter-current ） ，在所有結構、尺寸及材料完全相同狀況下， 何者熱傳效果較佳？並請說明原因。 （ 10 分）

1

2

3

4

1

4

2

3

代號：

00860

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108 年專門職業及技術人員高等考試建築師 25 類科技師 普通考試不動產經紀人 專門職業及技術人員高等考試建築師 技師（含第二次食品技師）考試 普通考試不動產經紀人、記帳士考試 專門職業及技術人員高等考試建築師、 考試暨 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 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 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 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 門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

※所有考題中，水之密度為 水之密度為 1000 kg/m 3 ，重力加速度為 9.81 m/s 9.81 m/s 2

• 一、一容器盛水，如圖一所示 cm ，寬度 w = 5 cm ，其底部以一平板與樞軸 θ = 30° 。假設容器未盛水前測得樞軸 入容器中直到水面靜止於樞軸 的固持力矩。 （ 10 分） 如圖一所示。容器本體之內半徑 R1 = 15 cm 其底部以一平板與樞軸 O 連結， 假設容器未盛水前測得樞軸 O 的固持力矩為 入容器中直到水面靜止於樞軸 O 的下方 h = 5 cm 處 ） = 15 cm ，外半徑 R2 = 25 ，該底部平板傾斜角 的固持力矩為 3N m ⋅ 。再將水倒 處，試求此時樞軸 O

圖一

水

O

g

h

θ

R1

R2

• 二、一工作台直立面上安裝有一清理用之固定式噴氣裝置 延伸管、一個流量控制閥及一個噴嘴 D1 = 2 cm ，以凸緣安裝於工作台之直立面上 管末端上距離該直立面 若此噴氣裝置總重為 8 需之高壓空氣則由近處之儲氣筒經由管路供應 kPa （錶壓） 。空氣密度為 一工作台直立面上安裝有一清理用之固定式噴氣裝置 一個流量控制閥及一個噴嘴，如圖二所示。 以凸緣安裝於工作台之直立面上。該噴嘴則安裝於此段延伸 管末端上距離該直立面 L2 = 50 cm 處朝下噴氣，噴嘴口徑 8 kgf ，其重心與凸緣之水平距離為 需之高壓空氣則由近處之儲氣筒經由管路供應，儲氣筒壓力固定為 空氣密度為 1.2 kg/m 3 。試求： 一工作台直立面上安裝有一清理用之固定式噴氣裝置，該裝置包含一段 。該段延伸管內徑 該噴嘴則安裝於此段延伸 噴嘴口徑 D2 = 0.3 cm 。 其重心與凸緣之水平距離為 30 cm 。工作所 儲氣筒壓力固定為 10

•  當流量控制閥完全關斷時 當流量控制閥完全關斷時，凸緣所承受之水平力。 （ 。 （ 5 分）

•  當流量控制閥全開時 分析此時凸緣所承受之水平力 當流量控制閥全開時，假設壓縮效應和管路內之氣流壓損可忽略 分析此時凸緣所承受之水平力，垂直力和力矩。 （ 2 假設壓縮效應和管路內之氣流壓損可忽略，試 20 分）

工作台

圖二

D2

L2

L1

D1

直立面

流量控制閥

噴嘴

延伸管

凸緣

座號 座號：

• 三、水自一水槽底部經一細長狹縫由重力引流向下 開口位於水面下方 h 處 橫斷面之速度保持均勻分 水自一水槽底部經一細長狹縫由重力引流向下，如圖三所示 處，其寬度 a 。假設水流出狹縫後維持層流狀態 橫斷面之速度保持均勻分布。以圖上所示之座標為準 如圖三所示。其中狹縫 假設水流出狹縫後維持層流狀態， 以圖上所示之座標為準，試導出：

•  此流場之速度分布。 （ 。 （ 15 分）

•  在（ x, y ）點上之流體元素在 點上之流體元素在 x 方向的加速度。 （ 5 分 分）

圖三

h

y

g

x

a

水

四、有一軸流式風機，輪轂直徑 tip diameter ）為 110 cm 入功率為 25 kW ，若其總效率 （ hydraulic efficiency ） 試求在輪葉平均半徑處葉片之入口角度 空氣密度為 1.2 kg/m 3 。 （ 輪轂直徑（ hub diameter ）為 80 cm cm ，軸之轉速為 1200 rpm ，流量為 若其總效率（ overall efficiency ） ） 為 0.9 。假設氣流在輪葉入口處無預漩 試求在輪葉平均半徑處葉片之入口角度 β 1 和出口角度 。 （ 25 分） cm ，葉尖直徑（ blade 流量為 11.6 m 3 /s ，軸輸 ）為 0.8 、水力效率 假設氣流在輪葉入口處無預漩 （ no whirl ） ， 和出口角度 β 2 ，如圖四所示。

β

1

β

2

Blade

motion

• 五、有一單動式往復水泵， 曲柄半徑 2 cm ，連桿長度 假設容積效率 = 1 ，試求在 變化關係式，並圖示之 ，泵缸直徑為 5 cm ，此水泵以曲柄連桿機構帶動 連桿長度 100 cm ，曲柄軸轉速 82 rpm ， 試求在一往復周期中，排出管內水流速率與曲柄角的 並圖示之。 （ 10 分） 此水泵以曲柄連桿機構帶動， ，排出管內徑 2 cm ， 排出管內水流速率與曲柄角的

• 六、流體橫流過一正方形斷面之柱體 響該柱體對流體之阻力 流動速率 V 、來流的方位角 定理求出與此問題有關之無因次參數 流體橫流過一正方形斷面之柱體，柱體斷面和流體流向如圖五所示 響該柱體對流體之阻力 F 的參數有流體密度 ρ 、流體絕對黏度 來流的方位角 θ 、正方形斷面之邊長 w 、 定理求出與此問題有關之無因次參數。 （ 10 分） 柱體斷面和流體流向如圖五所示。影 流體絕對黏度 μ 、流體 、柱體長度 L 。以 Π

V

θ