107 高普考高考二級 農業機械 農業機械學與農業動力學研究 考古題詳解

107 年・高普考・高考二級・農業機械
試題代碼 農業機械學與農業動力學研究

第 一 題16 分

能直接提供做為農業用的「動力源」有哪些?試逐一列舉四種以上之動力源名稱,並說明其優、劣特點及其應用的原動機。

登入後即可作答並保存紀錄。

這一題的完整詳解

核心觀念

本題旨在評量考生對「農業動力學」(Agricultural Power)基礎架構的掌握程度,核心包含兩大工程觀念:

  1. 動力源(Power Source / Energy Source)與原動機(Prime Mover)的嚴格區分:
  • 動力源:指賦存能量的初級能源或攜能載體(如化石燃料之化學能、電能、太陽輻射能、風力動能、水力水頭位能、人體與動物之生物化學能)。
  • 原動機:指將前述自然能或載體能直接轉換為可用機械功(軸旋轉或直線推拉)的動力機械裝置(如內燃機、電動機、風輪機、水輪機等)。
  1. 農業動力之技術評估指標: 農業作業具有「田間移動性」、「負載變動劇烈」、「多塵潮濕環境」、「季節性集中作業」等特殊性,因此評估動力源及其原動機時,主要考量:
  • 能量密度(體積比能量與質量比能量)
  • 機動性與作業半徑(移動作業 vs. 定置作業)
  • 啟動與調速特性(低速高扭矩輸出能力)
  • 能源連續性與可調控性(受自然天候影響程度)
  • 維護成本、初始建置成本與環境友善度(碳排與噪音)

解題方法

本題為高考二級之典型申論題,答題時應採取「結構對稱法」與「系統化分類架構」,切入步驟如下:

  1. 界定範疇:先以概括性文字明確界定農業動力源的型態,展現專業系統觀。
  2. 對稱條列:依題意列舉四種以上動力源(建議列出最具代表性的五種:化石燃料化學能、電能、太陽輻射能、風力/水力自然流體能、生物力學能)。
  3. 要素齊全:每一種動力源必須具備四大支柱:
  • 動力源名稱與物理本質
  • 對應之「原動機」名稱
  • 「優點」特點
  • 「劣點」特點
  • 典型農業應用場景舉例
  1. 論述嚴謹度:明確區分固定定置設施(如溫室、抽水泵、碾米廠)與田間機動作業(如曳引機、插秧機、聯合收穫機)在動力選用上的工程邏輯。

選項分析

本題為高等考試二級申論題,非選擇題。針對考場上考生容易產生的「觀念混淆與替代方案」進行辨析:

  • 混淆一:將「原動機」誤當「動力源」: 若將「柴油引擎」、「馬達」直接列為動力源,屬於觀念嚴重扣分。柴油引擎是「原動機」,其背後依賴的「柴油/化石燃料化學能」才是動力源。
  • 混淆二:將「作業機」誤當「原動機」: 曳引機(Tractor)、抽水機(Pump)、碾米機(Rice Mill)屬於作業機或整機設備,其內部驅動的內燃機或電動機才是原動機。
  • 混淆三:將次級傳動機構誤當動力來源: 如「液壓動力(Hydraulic Power)」或「氣壓動力(Pneumatic Power)」,本質屬於動力傳輸系統(Power Transmission System),能量仍源自內燃機或電動機驅動泵浦,非原始動力源。

解題技巧

  1. 記憶口訣──「化、電、光、流、生」: 涵蓋化學能(柴汽油)、電能(市電/蓄電池)、光能(太陽能)、流體能(風水力)、生物能(人畜力),五大面向完整無缺漏。
  2. 優劣對比四象限檢驗法: 快速構思每一種動力源的優劣時,可從以下四個工程維度切入:
  • 能量維度:能量密度高低、啟動與補充能量耗時。
  • 環境維度:就地排煙污染、溫室氣體、噪音干擾。
  • 作業維度:移動自由度、定置限制、扭矩與轉速控制難易。
  • 經濟維度:購置成本、燃料/能源單價、日常保養頻率與壽命。

【答案】

能直接提供作為農業生產與加工使用之動力源主要可分為生物能、化學能、電能及自然再生能源。茲列舉現代農業中最主要之五種動力源,並說明其優劣特點與對應之原動機如下:

一、 化學能(化石燃料/烴類燃料)

  1. 動力源本質:柴油(Diesel)、汽油(Gasoline)、液化石油氣(LPG)等高能量密度之碳氫化合物燃料。
  2. 應用之原動機:
  • 壓燃式內燃機(CI Engine):即柴油引擎,廣泛用於中重型農業動力。
  • 火花點火式內燃機(SI Engine):即汽油引擎,常用於輕型小型農機。
  1. 特點分析:
  • 優點:
  • 能量密度極高(柴油熱值約 42.5 MJ/kg42.5 \text{ MJ/kg}),機動性與續航力特強,不受作業半徑限制。
  • 燃料補充快速,能因應農忙時期全天候、連續高負載作業。
  • 柴油機低速扭矩大,牽引效率高,對超載承受力強。
  • 劣點:
🔒

後續完整解題步驟與【答案】

免費註冊,享 3 天全站完整詳解閱覽。

免費註冊

第 二 題22 分

針對農業動力常用的四行程循環引擎之氣門機構,回答下列問題:

(一)氣門間隙(Valve Clearance)功用為何?冷車時進、排氣門之氣門間隙大小各為何?(6 分)

(二)氣門間隙太大對引擎會造成哪些影響?氣門間隙太小對引擎會造成哪些影響?(8 分)

(三)若單缸引擎頂閥式氣門機構之氣門間隙不當,應如何調整?請詳述調整步驟與方法。(8 分)

登入後即可作答並保存紀錄。

這一題的完整詳解

核心觀念

  1. 熱膨脹與配氣正時之平衡: 金屬機件受熱會膨脹(伸長量 ΔL=α⋅L⋅ΔT\Delta L = \alpha \cdot L \cdot \Delta T)。四行程引擎之氣門傳動機構(凸輪、挺桿、推桿、搖臂、氣門桿)在高溫運轉下必然膨脹伸長。若無預留適當間隙,氣門將在熱機時被頂開而無法完全閉合。
  2. 進排氣門熱負荷差異: 進氣門受冷空氣及新鮮霧化油氣冷卻,工作溫度較低(約 200∘C∼400∘C200^\circ\text{C}\sim 400^\circ\text{C});排氣門持續受燃燒後高溫廢氣沖刷,工作溫度極高(約 600∘C∼800∘C600^\circ\text{C}\sim 800^\circ\text{C} 以上)。熱膨脹量正比於溫升,故排氣門所需預留之膨脹間隙必然大於進氣門。
  3. 頂閥式(OHV)機構特性與壓縮上死點: 單缸 OHV 引擎之凸輪軸位於曲軸箱,透過長推桿與汽缸蓋上的搖臂驅動氣門。調整氣門間隙時,凸輪必須位於基圓(Base Circle)​接觸位置,即進、排氣門完全處於不受壓閉合狀態之​「壓縮行程上死點(TDC)」。

解題方法

本題為標準的農業動力學申論題,回答應依機構熱力狀態與因果機制切入:

  • 子題(一):先定義氣門間隙之機械補償與密封散熱功用;再從進排氣流體溫度差異,說明「排氣門間隙 >> 進氣門間隙」之物理機制,並列出農業單缸引擎之冷車典型數據。
  • 子題(二):採「因果鏈」分析。
  • 間隙過大 →\to 氣門晚開早關(開啟持續角縮短、揚程降低) →\to 容積效率 ηv\eta_v 下降、動力不足、金屬撞擊敲擊聲與機件異常磨損。
  • 間隙過小 →\to 熱膨脹後氣門頂住關不緊 →\to 漏氣、壓縮壓力下降、高溫高壓氣體沖刷導致氣門燒蝕(Valve Burning)、進氣歧管回火(Backfire)或排氣管放炮(Afterfire)。
  • 子題(三):依現場標準作業程序(SOP)條列步驟:冷車準備 →\to 轉至壓縮行程上死點(對齊 TDC 標記) →\to 厚薄規量測 →\to 鬆開防鬆螺帽調校螺釘 →\to 緊固螺帽並二次複檢 →\to 盤車後復原。

解題技巧

  1. 記憶口訣:
  • 尺寸比較:「熱脹排氣烈,間隙排大於進」。
  • TDC 判斷:「排閉進開又關閉,活塞上行壓上死」(避開氣門重疊之排氣上死點)。
  • 調校手感:「抽拉微阻力,鎖緊必複驗」。
  1. 常見陷阱:
  • 混淆兩個上死點:四行程引擎每完成一個循環(曲軸轉兩圈 720∘720^\circ)會出現兩次上死點。若在「排氣行程上死點」(進排氣門處於氣門重疊 Valve Overlap 狀態,均有開啟預載)進行調整,將導致間隙調校完全錯誤。
  • 忽略鎖緊帶動效應:鎖緊防鬆螺帽時,若未固定調整螺釘,螺釘常會隨螺帽同步順時針微轉,使調好的間隙變小。緊固後必須再次使用厚薄規複驗。

【答案】

(一)氣門間隙功用與冷車時之大小(6 分)

  1. 氣門間隙之功用:
  • 補償熱膨脹:提供氣門桿及其傳動機構(挺桿、推桿、搖臂等)在引擎運轉受熱膨脹時所需的伸長餘隙,防止機件受熱膨脹後將氣門頂開。
  • 確保燃燒室完全密封:確保氣門在熱機工作狀態下,於關閉行程能緊密貼合在氣門座(Valve Seat)上,防止高溫混合氣或燃氣外洩,維持正常壓縮壓力與引擎熱效率。
  • 輔助氣門散熱:使氣門頭部錐面與氣門座維持規定的緊密接觸面積與接觸時間,使氣門所吸收之高溫熱量能迅速傳導至汽缸蓋冷卻通道散熱,避免氣門過熱燒蝕。
  • 維持設計之配氣正時與揚程:確保進、排氣門能準確在設計的曲軸角度下開啟與關閉。
  1. 冷車時進、排氣門間隙大小:
  • 相對大小:排氣門間隙大於進氣門間隙(排氣門 >> 進氣門)。
  • 原因:排氣門直接接觸高達 600∘C∼800∘C600^\circ\text{C}\sim 800^\circ\text{C} 以上的高溫廢氣沖刷,受熱膨脹伸長量大;進氣門受冷空氣及霧化燃油混合氣持續冷卻,溫度較低(約 200∘C∼400∘C200^\circ\text{C}\sim 400^\circ\text{C}),熱膨脹伸長量較小。
  • 典型數值規格(以農用單缸 OHV 小型汽油/柴油引擎為例):
🔒

後續完整解題步驟與【答案】

免費註冊,享 3 天全站完整詳解閱覽。

免費註冊

第 三 題17 分

某一台四汽缸之汽油引擎,試計算下列問題:

(一)設其汽缸內直徑為 100 mm100\ \mathrm{mm},活塞之行程為 110 mm110\ \mathrm{mm},活塞上死點與汽缸蓋間的距離為 10 mm10\ \mathrm{mm},試計算其行程容積、餘隙容積、壓縮比與總排氣量(c.c.)?(12 分)

(二)設該汽油引擎輸出馬力為 160 ps160\ \mathrm{ps},耗油量 38.42 kg/h38.42\ \mathrm{kg/h},汽油之燃燒熱值為 10,554.5 kcal/kg10{,}554.5\ \mathrm{kcal/kg},試求其熱效率?(註:1 kcal/sec=5.6925 ps1\ \mathrm{kcal/sec}=5.6925\ \mathrm{ps})(5 分)

登入後即可作答並保存紀錄。

這一題的完整詳解

核心觀念

本題為內燃機(汽油引擎)基礎熱力學與幾何參數計算題,命題核心包含兩大主軸:

  1. 汽缸幾何參數與容積關係:
  • 行程容積(Displacement Volume, VsV_s):活塞自下死點(BDC)移動至上死點(TDC)所掃過的容積。
  • 餘隙容積(Clearance Volume, VcV_c):活塞位於上死點時,活塞頂面與汽缸蓋之間所形成的燃燒室空間容積。
  • 壓縮比(Compression Ratio, rr):汽缸最大容積(Vs+VcV_s + V_c)與最小容積(VcV_c)之比值: r=Vs+VcVc=1+VsVcr = \frac{V_s + V_c}{V_c} = 1 + \frac{V_s}{V_c}
  • 總排氣量(Total Engine Displacement, VtV_t):引擎所有汽缸行程容積之總和(Vt=n×VsV_t = n \times V_s,其中 nn 為汽缸數),注意排氣量不包含餘隙容積。
  1. 熱效率(Thermal Efficiency, ηth\eta_{\mathrm{th}}):
  • 引擎輸出功率(有效功)與單位時間內燃料完全燃燒所釋放化學熱能之比值: ηth=輸出功率輸入熱能率=Poutm˙f×HV\eta_{\mathrm{th}} = \frac{\text{輸出功率}}{\text{輸入熱能率}} = \frac{P_{\mathrm{out}}}{\dot{m}_f \times HV}
  • 計算關鍵在於時間單位與能量/功率單位的嚴格統一(利用題目給定條件:1 kcal/sec=5.6925 ps1\ \mathrm{kcal/sec} = 5.6925\ \mathrm{ps})。

解題方法

(一)汽缸容積、壓縮比與總排氣量計算

已知條件:

  • 汽缸數 n=4n = 4
  • 汽缸內直徑 D=100 mm=10 cmD = 100\ \mathrm{mm} = 10\ \mathrm{cm}
  • 活塞行程 S=110 mm=11 cmS = 110\ \mathrm{mm} = 11\ \mathrm{cm}
  • 活塞上死點與汽缸蓋距離 hc=10 mm=1 cmh_c = 10\ \mathrm{mm} = 1\ \mathrm{cm}

1. 單缸行程容積(VsV_s): Vs=π4D2×S=π4×(10 cm)2×11 cm=275π cm3V_s = \frac{\pi}{4} D^2 \times S = \frac{\pi}{4} \times (10\ \mathrm{cm})^2 \times 11\ \mathrm{cm} = 275\pi\ \mathrm{cm}^3 取 π≈3.14159\pi \approx 3.14159: Vs≈275×3.14159≈863.94 c.c.V_s \approx 275 \times 3.14159 \approx 863.94\ \mathrm{c.c.}

2. 單缸餘隙容積(VcV_c): Vc=π4D2×hc=π4×(10 cm)2×1 cm=25π cm3V_c = \frac{\pi}{4} D^2 \times h_c = \frac{\pi}{4} \times (10\ \mathrm{cm})^2 \times 1\ \mathrm{cm} = 25\pi\ \mathrm{cm}^3 取 π≈3.14159\pi \approx 3.14159: Vc≈25×3.14159≈78.54 c.c.V_c \approx 25 \times 3.14159 \approx 78.54\ \mathrm{c.c.}

3. 壓縮比(rr): r=Vs+VcVc=275π+25π25π=300π25π=12r = \frac{V_s + V_c}{V_c} = \frac{275\pi + 25\pi}{25\pi} = \frac{300\pi}{25\pi} = 12 (即壓縮比為 12:112 : 1)

4. 引擎總排氣量(VtV_t): Vt=n×Vs=4×275π=1100π c.c.V_t = n \times V_s = 4 \times 275\pi = 1100\pi\ \mathrm{c.c.} 取 π≈3.14159\pi \approx 3.14159: Vt≈1100×3.14159≈3,455.75 c.c.V_t \approx 1100 \times 3.14159 \approx 3{,}455.75\ \mathrm{c.c.}


(二)引擎熱效率計算

已知條件:

  • 輸出馬力 P=160 psP = 160\ \mathrm{ps}
  • 耗油量 m˙f=38.42 kg/h\dot{m}_f = 38.42\ \mathrm{kg/h}
  • 汽油低熱值 HV=10,554.5 kcal/kgHV = 10{,}554.5\ \mathrm{kcal/kg}
  • 換算常數:1 kcal/sec=5.6925 ps1\ \mathrm{kcal/sec} = 5.6925\ \mathrm{ps}
🔒

後續完整解題步驟與【答案】

免費註冊,享 3 天全站完整詳解閱覽。

免費註冊

第 四 題31 分

試就輪式曳引機回答下列問題:

(一)試繪一簡圖說明輪式曳引機之動力傳遞系統(Power Train System)。(6 分)

(二)何謂減速比?曳引機的高速減速比及低速減速比各為多少?(6 分)

(三)請繪圖說明差速系統(Differential System)之功能與作用原理。(10 分)

(四)動力分導(Power take-off)裝置之動力傳遞方式可分為哪三種型式?請列舉並詳細說明其轉動特性。(9 分)

🖼️ 本題原卷含圖表。基於試題來源之版權考量,本站不轉載原卷影像; 題目文字已完整轉錄,圖表請自行參閱考選部公告之試題原檔。

登入後即可作答並保存紀錄。

這一題的完整詳解

核心觀念

本題評量輪式農用曳引機(Wheel Tractor)的動力傳輸架構與關鍵機構力學,涵蓋四項核心主軸:

  1. 動力傳遞系統(Power Train System)佈局:動力自引擎曲軸輸出,經離合器、變速箱、中央傳動與差速裝置、最終減速機構至驅動輪之串聯傳遞路徑與各部件功能協調。
  2. 減速比(Gear / Speed Reduction Ratio):定義為傳動系統輸入端旋轉角速度(或轉速)與輸出端旋轉角速度(或轉速)之比值 i=NinNouti = \frac{N_{\text{in}}}{N_{\text{out}}}。曳引機因需在低車速下發揮巨大牽引力(增矩),其傳動系統包含主變速、副變速與最終減速,減速比範圍遠大於一般汽車。
  3. 差速系統(Differential System)運動學與力矩平衡:利用對稱錐齒輪周轉輪系原理,達成兩側半軸轉速之代數均值等於差速器殼轉速(NL+NR=2N0N_L + N_R = 2N_0),並在轉彎時平衡左右輪旋轉力矩,避免車輪產生滑脫與輪胎過度磨損。
  4. 動力分導(Power Take-Off, PTO)動力路徑分類:依據動力輸出與車行主離合器之關聯性,分為非獨立式(傳動驅動式)、半獨立式(持續運轉式)與完全獨立式三種型式及其轉動響應特徵。

解題方法

  1. 第(一)小題(系統簡圖與傳遞路徑): 以流向圖(Block Flow Diagram)繪出引擎、離合器、變速箱、中央傳動裝置(錐齒輪)、差速器、最終減速機及驅動輪的先後次序,並標出動力分導軸(PTO)與液壓泵的取力分流點,配合逐級功能條列說明。
  2. 第(二)小題(減速比定義與數值範疇): 寫出角速度比公式 i=ωinωout=NinNouti = \frac{\omega_{\text{in}}}{\omega_{\text{out}}} = \frac{N_{\text{in}}}{N_{\text{out}}}。依曳引機作業工況,引擎額定轉速一般為 1800∼2400 rpm1800 \sim 2400 \text{ rpm}:
  • 高速檔(道路運輸,車速約 25∼35 km/h25 \sim 35 \text{ km/h}):推導得出驅動輪轉速與對應之高速減速比數值區間。
  • 低速檔(重載田間深耕或附掛開溝機,車速約 1∼3 km/h1 \sim 3 \text{ km/h}):推導出低速減速比數值區間。
  1. 第(三)小題(差速系統功能與作用原理): 繪製對稱式圓錐齒輪差速器機構簡圖(含驅動小錐齒輪、大盆齒輪、差速器殼、行星錐齒輪、左右半軸側齒輪)。列出運動學基本方程式 N0=NL+NR2N_0 = \frac{N_L + N_R}{2},分別分析直線行駛、轉彎行駛以及單側打滑三種工況之運動行為與力矩分配特性,並點出「差速鎖(Differential Lock)」之工程必要性。
  2. 第(四)小題(PTO 傳遞型式與轉動特性): 依照國際農機工程標準分類,從「動力取力點與主離合器之連動關係」切入,剖析傳動軸驅動式(Transmission PTO)、持續運轉式(Continuous-running / Live PTO)與獨立式(Independent PTO)在車輛煞車、換檔、停駐等動態過程中的運轉特性。

選項分析

本題為申論試題,非選擇題,故無個別選項之對錯辨析。各子題評分與作答重點切入點如下:

  • 第(一)子題:評分關鍵在於主動力軸線與輔助取力(PTO、液壓)之分流點是否正確,最終減速機構(Final Drive)切不可遺漏。
  • 第(二)子題:評分關鍵在於公式定義精確,且給出的高、低速減速比必須符合曳引機輪徑與田間/運輸車速的實際工程尺度,不可填入一般客貨車數據。
  • 第(三)子題:評分關鍵在於圖形標示完整度、運動學公式推導以及轉彎與打滑機理的詮釋。
  • 第(四)子題:評分關鍵在於三種 PTO 型式的「離合器結構差異(單段、雙段、獨立離合)」與「車行停駐時 PTO 是否仍能運轉」之對照說明。

解題技巧

  1. 速算與量綱檢查: 曳引機車速公式為 V=π⋅D⋅Nw×601000 (km/h)V = \frac{\pi \cdot D \cdot N_w \times 60}{1000} \text{ (km/h)}(其中 DD 為驅動輪外徑,約 1.2∼1.5 m1.2 \sim 1.5 \text{ m};NwN_w 為車輪轉速 rpm\text{rpm})。 若引擎額定轉速 Ne≈2000 rpmN_e \approx 2000 \text{ rpm}:
  • 運輸車速 30 km/h30 \text{ km/h} 時,Nw≈30×10003.1416×1.4×60≈113.7 rpmN_w \approx \frac{30 \times 1000}{3.1416 \times 1.4 \times 60} \approx 113.7 \text{ rpm},總減速比 ihigh=2000113.7≈17.6i_{\text{high}} = \frac{2000}{113.7} \approx 17.6(落於 15:1∼25:115:1 \sim 25:1)。
  • 田間耕犁車速 2 km/h2 \text{ km/h} 時,Nw≈7.6 rpmN_w \approx 7.6 \text{ rpm},總減速比 ilow=20007.6≈263i_{\text{low}} = \frac{2000}{7.6} \approx 263(落於 100:1∼250:1100:1 \sim 250:1,加裝爬行檔甚至可達 300:1300:1 以上)。考試時以此物理推導即可確保數值精準無誤。
  1. 常見陷阱:
  • 繪製動力傳遞簡圖時,常有考生漏掉「最終減速機(Final Drive)」,將差速器半軸直接連上車輪;農用曳引機因扭矩極大且需維持較高底盤離地高度,差速器兩側半軸端必經最終減速機構(行星齒輪或外嚙合圓柱齒輪)方接至輪軸。
  • 差速器運動學中,注意是「行星齒輪自轉」導致兩側半軸產生速度差,直行時行星齒輪僅隨殼「公轉」而不自轉。

【答案】

(一)輪式曳引機動力傳遞系統簡圖與說明

1. 動力傳遞系統方塊簡圖

 ┌──【液壓泵】(轉向/三點懸掛液壓系統)
 │
【引擎 (Engine)】──┼──【主離合器】──【變速箱】──【中央傳動(錐齒輪)】
 │ │ │ │
 │ │ │ 【差速系統】
 │ │ │ │
 │ │ │ ┌───────┴───────┐
 │ │ │ 【左半軸】 【右半軸】
 │ │ │ │ │
 │ │ │ 【左最終減速】 【右最終減速】
 │ │ │ │ │
 │ │ │ 【左驅動輪】 【右驅動輪】
 │ │ │
 └───【PTO 專用離合/變速機構】───【PTO 輸出軸】

2. 各部主要功能說明

  1. 引擎(Engine):全機動力泉源,輸出高扭矩熱能轉換之機械功。
  2. 主離合器(Main Clutch):負責引擎與傳動系統間動力的平順接合或瞬間切斷,便於啟步、換檔與煞車停駐。
  3. 變速箱(Transmission):具備多組齒輪副(包含前進檔、倒退檔、副變速/高低速範圍檔),用以變更傳動比,調配行駛速度並擴大輪軸輸出扭矩。
  4. 中央傳動(主減速錐齒輪組,Bevel Pinion & Crown Gear):將動力傳動方向旋轉 90∘90^\circ(由縱向旋轉轉為橫向輪軸旋轉),並提供第一級固定減速比。
  5. 差速系統(Differential System):容許左右兩側驅動輪在轉彎或路面崎嶇時以不同轉速轉動,並均勻傳遞力矩;內建差速鎖可在單輪打滑時強制鎖定。
  6. 最終減速機構(Final Drives):位於左右半軸外端鄰近車輪處,多採行星齒輪組或內外嚙合圓柱齒輪組,進行傳動鏈最後一級減速增矩,並使曳引機保有充足的耕作離地間隙(Ground Clearance)。
  7. 驅動輪(Drive Wheels):將旋轉扭矩透過輪胎與土壤間之附著力轉化為整機的前進牽引力。
  8. 動力分導軸(PTO)與液壓泵:將引擎動力引出,直接驅動後方作業農機具(如迴轉犁、噴霧機)及控制三點懸掛油壓機構。

(二)減速比之定義及高、低速減速比數值

1. 減速比之定義

減速比(Speed Reduction Ratio,符號 ii)定義為傳動機構中輸入端旋轉角速度(或轉速)與輸出端旋轉角速度(或轉速)之比值,亦即主動件與從動件之傳動比例: i=ωinωout=NinNout=ZdrivenZdrivei = \frac{\omega_{\text{in}}}{\omega_{\text{out}}} = \frac{N_{\text{in}}}{N_{\text{out}}} = \frac{Z_{\text{driven}}}{Z_{\text{drive}}} 其中:

🔒

後續完整解題步驟與【答案】

免費註冊,享 3 天全站完整詳解閱覽。

免費註冊

第 五 題14 分

針對曳引機農具承載裝置,回答下列問題:

(一)曳引機後座(面)利用何種裝置(Equipment)以承載附掛之農具,試繪簡圖說明之?(7 分)

(二)試繪圖說明此裝置如何控制農具的作業深度?(7 分)

🖼️ 本題原卷含圖表。基於試題來源之版權考量,本站不轉載原卷影像; 題目文字已完整轉錄,圖表請自行參閱考選部公告之試題原檔。

登入後即可作答並保存紀錄。

這一題的完整詳解

核心觀念 本題評量曳引機(Tractor)農具承載與液壓控制系統的核心原理,主要包含兩大觀念:

  1. 三點附掛裝置(Three-Point Hitch / Three-Point Linkage):符合 ISO 730 標準規範之空間四連桿機構,由單一頂端上拉桿(Top link)與左右兩根底端下拉桿(Lower links / Draft links)組成,提供附掛農具(Mounted implements)之支撐、俯仰調節、橫向水平調整與動力舉升,並具備將農具重量轉移至曳引機後輪以增加接地牽引力(Weight transfer)之功能。
  2. 液壓懸掛深度控制系統(Hydraulic Depth Control System):利用液壓控制閥、反饋連桿與感測元件,實現「位置控制(Position Control)」與「阻力控制/牽引力控制(Draft Control)」,透過機械式閉迴路回授調節農具在土壤中的作業深度。

解題方法

  1. 第(一)小題切入點:明確指出標準裝置名稱為「三點附掛裝置(Three-point hitch)」。繪製幾何結構簡圖,標明上拉桿、下拉桿、舉升桿(吊桿)、搖臂(舉升臂)、搖軸及液壓缸,並條列各關鍵零組件之幾何配置與作動功用。
  2. 第(二)小題切入點:作業深度控制本質為「閉迴路反饋伺服系統」。依農機動力學常規,區分為「位置控制」與「阻力控制」繪製機構連動與回授原理圖,詳細說明手柄輸入、感測回授(提升臂位移 vs. 土壤牽引阻力彈簧位移)、差動連桿、控制閥芯位移與液壓缸驅動之連鎖反應。

選項分析 本題為專業科目申論題,非選擇題,無選項可供分析。考卷計分以「圖形繪製完整度與標記正確性(各佔約 3~4 分)」與「機構功能文字說明之邏輯條理性(各佔約 3~4 分)」為評分核心。


解題技巧

  1. 繪圖關鍵:
  • 第(一)小題的簡圖必須明確繪出「空間三點(上方一點、下方左右對稱兩點)」連接農具柱架(Mast)與農具下銷(Hitch pins),不可漏掉傳遞升降動力的「吊桿」與「舉升臂」。
  • 第(二)小題繪圖要點在於畫出「浮動差動桿(Floating / Differential lever)」,它同時接收「駕駛員手柄位移」與「機構反饋位移(搖臂位置或上/下拉桿感測彈簧形變)」,藉此驅動閥芯復位(中立化),達成深度自動鎖定或浮動調節。
  1. 常見陷阱:
  • 切勿回答「牽引桿(Drawbar)」,牽引桿僅適用於牽引式(Trailed)農具,無法承載農具全部重量,亦無液壓姿態與深度反饋調節能力。
  • 深度控制切勿僅回答「推動液壓桿即可升降」,必須點出「反饋連桿(Feedback linkage)」使閥芯回到中立位置的閉迴路機制,否則難獲滿分。

【答案】

(一)曳引機後座承載裝置與結構簡圖

曳引機後方用以承載、支撐並調節附掛農具姿態與動力的標準裝置為三點附掛裝置(Three-Point Hitch / Linkage)。

1. 結構簡圖(側視與立體連桿配置)

 【曳引機端】 【農具端】
 
 液壓油缸(內置)
 │
 ▼
 搖軸與舉升臂(Lift Arm)
 o========================\
 // \
 // \ 吊桿/升降拉桿(Lift Rod)
 車體鉸接點 // \ (右側通常附長度微調手柄)
 (A) o───────/ \
 \ \
 \ \
 \ 上拉桿(Top Link,長度可調) ▼
 (B) o───────=====================================> o 頂部聯結點(Mast Top)
 │ │
 │ │ [農具立柱 Mast]
 │ │
 (C) o─────────────────────────────────────────────> o 底部聯結銷(Lower Hitch Pin)
 車體鉸接點 下拉桿(Lower Link / Draft Link)
 (承受農具重量與主要牽引阻力)
🔒

後續完整解題步驟與【答案】

免費註冊,享 3 天全站完整詳解閱覽。

免費註冊

其他考古題