00810

1

－

1

112 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：

 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、半固態鑄造（ semi-solid casting ）可分為觸變鑄造（ thixocasting ）和流變 鑄造（ rheocasting ）兩大類，請回答下列問題：

•  分別說明兩者的工作原理。 （ 10 分）

•  比較兩者的同異點，並說明是否具再利用的特點。 （ 15 分）

• 二、液壓成形（ hydroforming ）是金屬成形（ metal forming ）的重要成形方法 之一，請回答下列問題：

•  說明什麼是板材液壓成形（ sheet hydroforming ） 。 （ 5 分）

•  說明板材液壓成形的特點。 （ 10 分）

•  在管材液壓成形（ tube hydroforming ）過程中，說明端塞（ end plug ） 向內移動的目的為何？（ 10 分）

• 三、 CNC 車床使用碳化鎢刀具 （ Tungsten carbide tool ） 車削勃氏硬度 130 BHN 的普通中碳鋼，圓桿一次車削從直徑  45 mm 車削至  43 mm ，選用的表 面切削速度和進給率分別為 150 m/min 和 0.15 mm/rev ，切削普通中碳鋼 的單位馬力為 3.86  10 -4 HP/(mm 3 /min) 。請計算：

•  主軸轉速（ spindle speed ） 。 （ 5 分）

•  材料移除率（ material removal rate ） 。 （ 10 分）

•  刀具需求馬力（ required horsepower at cutter ） 。 （ 5 分）

•  馬達需求馬力（ required horsepower at motor ） 。 （ 5 分）

• 四、摩擦攪拌銲接（ friction stir welding, FSW ）應用在電動車電池殼的接合， 確保殼體的水密性，請回答下列問題：

•  摩擦攪拌銲接的工作原理。 （ 10 分）

•  摩擦攪拌銲接的優缺點。 （ 10 分）

•  摩擦攪拌銲接與摩擦銲接有何不同。 （ 5 分）

座號：

代號：

00820

頁次：

1 － 1

112 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。

• 某一傳動鋼軸的最小性質 ＝ 276 MPa 、 ＝ 413 MPa 及 ＝ 551 MPa ， 承受穩定的扭轉應力 103 MPa 及交變（ alternating ）的彎應力 172 MPa 。 試求此鋼軸防範靜態破壞的安全因數及以 modified Goodman criterion 防 範疲勞破壞的安全因數。 （ 25 分）

• 試利用 Rayleigh 方法求取下圖所示一傳動鋼軸的第一臨界轉速（ rpm ） 。 此鋼軸的直徑為 50 mm 、跨距為 2250 mm ，其兩端以軸承簡支支撐，以 承載兩個齒輪的重量分別為 ＝ 360 N 與 ＝ 540 N 。不計鋼軸的重量， 對應承載處的影響係數（ influence coefficients ）為 ＝ 0.0030 mm/N 、 ＝ 0.0018 mm/N 、及 ＝ ＝ 0.0019 mm/N 。 （ 25 分）

50 mm dia.

750 mm

1000 mm

500 mm

540 N

360 N

A

B

• 設計一具有輸出快速停 -動 -停間歇旋轉運動機構，作為小零件加工或檢 測的平台。試述可選用的一種機構名稱、間歇旋轉運動曲線合成宜具有 的基本運動邊界條件、及其加速度曲線宜具有的特徵。 （ 25 分）

• 試述以螺旋齒輪對取代正齒輪對作為傳動設計及應用的優點與限制。 （ 25 分）

座號：

代號：

00830

頁次：

2

－

1

112 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、一個 10 V 直流電壓源對一個電壓為 V 的電池充電，傳輸線阻為 0.3 Ω ， 試計算當 分別為 7 V 、 8 V 、及 9 V 時：

V

•  電池充電瓦數 P 。 （ 10 分）

•  充電效率 η = P /P 。 （ 10 分）

10 V

V

i

0.3

Ω

二、如圖之 RLC 電路，其中 v 是一個 20 kHz ， 30 VAC 交流電源：

•  試推導當 L = 1 μH ，且於穩態時之電源電流 i 的振幅。 （ 10 分）

•  試求取調整電感值所能獲得之最大電流 i ，並求取該電感值。 （ 10 分）

v

10

Ω

L

1μ

F

i

i

i

i

座號：

三、如圖之外直徑為 10 cm ，內直徑為 6 cm ，厚度為 2 cm 的柱體電磁鐵，於 線圈數為三圈之線圈的一端輸入直流電流 i ，該鐵芯 A 之磁導率 （ Permeability ）為 μ = 10 μ ，空氣之磁導率（ Permeability ）為 μ = 4π × 10 -7 H/m ，一塊可分離之鐵芯 B 無摩擦力地與鐵芯 A 嵌合，假設鐵芯 B 分離時為水平向右移動 x ，且分離瞬間磁力線數無變化，且空氣所造成之 磁阻與移動量 x 的關係可寫成 R (x) = 90 x ，試計算於如圖抽取瞬間所 需抽取力 F 。 （ 20 分）

i

鐵芯

A

F, x

鐵芯

B

• 四、一圈數比為 20 ： 1 且耦合係數為 1 的變壓器，該變壓器一次側之線電阻 為 10 Ω ，二次側之線電阻為 0.2 Ω ，二次側連接一負載為 5 Ω ，輸入為一 50 Hz 交流電壓源，負載的輸出功率為 10 kW ，試計算：

•  輸出電流之最大值為多少安培？（ 10 分）

•  輸入電壓之最大值為多少伏特？（ 10 分）

20:1

10

Ω

0.2

Ω

5

Ω

I

V

• 五、關於直流無刷馬達（ Brushless DC Motor, BLDC ） ：

•  試繪製說明一外轉子直流無刷馬達，且該馬達為兩磁極三槽之結構。

（ 10 分）

•  試繪製霍爾感測器的位置並說明其如何產生電流換相。 （ 10 分）

代號：

00840

頁次：

2 － 1

112 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。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、如圖一所示之平面機構，桿件 ABC 在 B 、 C 處透過銷分別與水平滑動的 套環及曲柄 CD 連接，作用於 A 點之力 F=1000 N ， θ 為 F 力與水平之夾 角，且 0 ≤ θ ≤ π /2 ，忽略所有機件重量及摩擦力的影響，若要該機構保 持現狀之靜平衡，試求解下列問題：

•  θ 應為多少弧度？（ 15 分）

•  曲柄 D 點之反作用合力為何？（ 5 分）

圖一

D

A

θ

F

B

C

90 mm

160 mm

125 mm

180 mm

320 mm

300 mm

• 二、直徑 100 mm 之實心圓軸同時承受 100 kN 之軸向拉力， 5 kN  m 的最大 彎矩和 10 kN  m 的扭矩作用，試求解軸內以下應力各為多少 MPa ？

•  最大剪應力（ 6 分）

•  最大拉應力（ 7 分）

•  最大壓應力（ 7 分）

座號：

• 三、一靜止於水平路面之汽車，其前後輪軸距及重心位置如圖二所示，若 b = 1.5 m ， c = 1.2 m ， h = 0.6 m ，輪胎與路面之靜摩擦係數  = 0.8 ，重力 加速度 g = 9.81 m/s 2 ，試求解下列問題：

•  若該車為前輪驅動，則其可能的最大起動加速度 a 為多少 m/s 2 ？（ 10 分）

•  若該車為後輪驅動，則其可能的最大起動加速度 a 為多少 m/s 2 ？（ 10 分）

•  若該車為四輪驅動，則其可能的最大起動加速度 a 為多少 m/s 2 ？（ 5

•  後輪驅動使車不致後翻之最大起動加速度 a 為多少 m/s 2 ？（ 5

• 分） 分）

圖二

h

b

c

重心

a

• 四、如圖三所示為一均質之支承懸臂樑（ propped cantilever beam ） ，總長 3 m ， A 端為滾子支承， B 端為固定支承，在 C 位置施加 1.0 kN  m 之偶矩，不 計材料重量，試求解下列問題：

•  A 、 B 支承之反作用力（ kN ）與反作用力矩（ kN  m ）為何？（ 15 分）  繪出樑之剪力圖與彎矩圖。 （ 5 分）

•  請求出 AC 段 （ 0 < x < 2 m ）最大撓度之位置 （無需求出撓度） 。 （ 10 分）

圖三

x

y

2 m

1 m

A

C

B

1.0 kN



m

00850

頁次：

2

－

1

112 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、有一四氣缸四行程之汽油引擎以奧圖循環（ Otto cycle ）運轉，其每一氣 缸之內直徑為 8 cm ，活塞從下死點至上死點之行程距離為 10 cm ，活塞 在上死點時之氣缸容積為活塞在下死點時之氣缸容積的 1/10 （餘隙容積 為 10% ） 。若壓縮行程起始時之絕對壓力為 0.98 Bar ，其溫度為 37°C ， 且設 ( / ) = 1.4 。

試求：

•  此四氣缸四行程汽油引擎之排氣量。 （ 5 分）

•  壓縮終止時之壓力。 （ 5 分）

•  壓縮終止時之溫度。 （ 5

• 分）

• 二、有一卡諾循環熱機由 500 ° C 熱源吸入 300 kJ 之熱量，且在 30 ° C 時放出 熱，試回答下列問題：

•  若視其內流體為系統，請將此循環繪於 T -S （溫度 -熵）圖上。 （ 4 分）

•  計算此系統所作的功及熱機之熱效率。 （ 6 分）

•  分別計算此系統 500 ° C 及 30 ° C 兩熱源之熵改變量。 （ 5 分）

•  以此例討論是否符合克勞斯不等式（ Clausius Inequality ） 。 （ 5 分）

• 三、有 1 公斤氬氣（分子量為 40 ）自壓力 = 1.1 Bar 及溫度 = 20 ° C ， 依 PV . = C 壓縮到壓力 = 6.6 Bar ，設氬氣的定壓比熱 值為 0.515 kJ ・ K ，試求：

• /kg

•  氬氣之比熱比（ specific heat ratio ） ， 。 （ 5

•  壓縮期間所作的功。 （ 5

• 分）

•  壓縮期間和外界交換的熱量。 （ 5 分）

•  壓縮期間氬氣的熵改變量。 （ 5

• 分）

• k(= / ) 分）

座號：

• 分）

• 四、有一直徑 5.0 cm ，外徑溫度保持為 300°C 的圓管暴露於溫度 20°C 的空 氣中，其對流係數 h = 3.0 W/m ・ °C 。

•  試計算此圓管覆蓋以絕熱材料石棉 [k = 0.17 W/m ・ °C] 的絕熱臨界半 徑（ critical radius of insulation ） 。 （ 5 分）

•  試求此圓管包覆絕熱臨界半徑厚度絕熱層時的單位長度之熱損失。 （ 5 分）

•  試求此圓管無絕熱層時，圓管外表面的單位長度熱損失。 （ 5 分）

•  請針對  之結果分析，為何增加絕熱層反而增加熱損失？（ 5 分）

• 五、溫度為 25°C 之空氣，具有速度 10 m/s ，流經一溫度保持 45°C 之平板，若空氣 在 35°C 的物理性質為 = 16.4928 × 10 m /s 、 k = 0.02685 W/m ・ °C 、 Pr = 0.70624 ，且流體以層流流經平板之紐塞數（ Nusselt number ）為 = 0.332 / / ，另整個平板之平均熱對流係數為 h = 2h 。 試求：

•  離板前端 15 cm 之紐塞數。 （ 5

• 分）

•  平板前 15 cm ，單位平板寬度之熱傳遞率。 （ 10

• 六、  請說明何謂臨界點（臨界溫度）？（ 5 分）

•  請繪出凝固時會收縮之物質的壓力 -溫度圖，並標出相關區域的名稱及 臨界點之位置。 （ 5 分）

代號：

00860

頁次：

4 － 1

112 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、有幾何上下倒置的 A 、 B 兩筒（即 A 筒頂面面積等於 B 筒底面面積，反 之亦然） ，兩筒垂直紙面深度為 Y （未標示） 。如圖一所示，兩筒側壁與 重力（垂直向下）有一固定傾角 θ 。今兩桶內填充相同液體，液體密度 為 ρ 、黏滯係數為 μ ，爾後投入體積相等、截面積均為 S 、高度均為 h 的 A 、 B 兩矩形物件，重量各為 WA 與 WB 且 WA=2WB 。待液面靜止後，發 現自由液面等高，均為 H 。在忽略大氣壓力的影響下，試問：

•  A 、 B 兩圓筒底面液壓各為何？（ 10 分）

•  若物件 A 的沉浸深度為 hA ， A 、 B 兩物件表面高度差為何？（ 10 分）

座號：

̇

• 二、如圖二所示，密度為 ρ 的不可壓縮液體由儲槽以質量流率 m 通過一個上、 下游直徑各為 D 與 D 之三維水平圓噴嘴，以高速射流模式噴出壓力為 Pa 的大氣環境。請回答下列問題：

•  若不考慮動量損耗，請計算作用在噴嘴漸縮段起始點  的壓力。 （ 10 分）  計算需花多少力 、 固定住此噴嘴。 （ 10 分）

̇

• F F

y

m

m

̇

• 三、今有一個水平固定、開口為 d 的二維噴嘴，以定流率 Q  、水平方向朝輪 機葉片正中心噴射（圖三上虛線圓與葉片交界處）水柱，驅動輪機由靜 止啟動、至以等角速度 ω 運轉。如圖三所示，此輪機起始時平板葉片與 輪機徑向直線呈 θ 角裝設。周圍空氣壓力可設為定值 Pa ，忽略重力對水 柱運動之影響，並假設輪機內輪邊界對水柱運動之影響可忽略。水柱密 度與黏度各為 ρ 與 μ 。

•  計算輪機啟動時由水柱所得的扭力。 （ 8 分）

•  計算輪機穩定作動時由水柱所做的功。 （ 12 分）

• 四、當液體於長管路中以定流量 Q 流動，下游閥門若以很短的時間間距 dt 驟 然關閉，有時會在閥門關閉一段時間 T 之後，聽見遠端不可忽略的噪音， 此為水錘現象（ Water Hammer ） ，容易對管路管壁或儲槽造成破壞。

̇

•  試以流體物理來解釋水錘現象。 （ 8 分）

•  闡述在何條件下黏性效應無法抑制水錘現象。 （ 6 分）

•  為減低此現象對管路的破壞，常在長管路中段增設平壓塔（ Surge Tank ） 、或減壓器，基本配置如圖四所示；請解釋其工作原理。 （ 6 分）

̇

̇

• 五、如圖五所示，影響壓縮機整體表現的重要物理量包含流體密度 ρ 與黏度 μ 、轉子代表直徑 D 、腔體軸向與徑性向幾何特徵尺度 L1 與 L2 、軸馬力 P （ Shaft horse power ） 、轉子轉速 ω 、揚程 H （ Head ） 、重力加速度 g 與 質量流率 Q 。

̇

Compressor

•  由 (a)-(d) 選出本系統工作流體的焓 -熵圖（ enthalpy-entropy ） ，並闡述選 擇的原因。 （ 5 分）

•  以因次分析找出與機械效率有關的所有無因次參數，並闡述其物理意 義。 （ 15 分）