107 國營臺灣鐵路公司不分職等 服務員-機械 台鐵營運人員 服務員(機械) (機械原理概要) 考古題詳解

核心觀念

本題考「切削加工」與「塑性加工」的差別。切削加工以刀具切除工件材料，使工件達到所需形狀與尺寸；塑性加工則藉由外力使材料產生永久變形，通常不以切除材料為目的。

解題方法

逐一判斷各機器的主要加工原理：車床、銑床與磨床都以切除材料形成工件表面，屬於傳統式切削加工機器；衝床則以沖頭與模具對板材施力，進行沖孔、落料或成形，屬於沖壓加工，歸在塑性加工。因此，不屬於切削加工機器的是衝床。

選項分析

• (A) 車床：錯誤選項。 車床主要由工件旋轉、刀具進給，切除工件材料以加工外圓、端面或螺紋，屬於切削加工。
• (B) 衝床：正確答案。 衝床透過沖頭與模具對板材施加壓力，完成沖孔、落料或成形，主要屬於沖壓加工，不是切削加工機器。
• **(C) 銑床：錯誤選項。

核心觀念

材料可依來源與組成概分為有機材料與無機材料。有機材料多含碳，常見於生物體或石油衍生物，例如木材、皮革、塑膠與橡膠；無機材料則包括金屬、陶瓷、玻璃及水泥等。

解題方法

逐一辨認各選項的來源與材料性質。皮革和木材來自生物；石油製品是石油加工所得的有機材料。水泥則以石灰石、黏土等無機礦物為主要原料，經煅燒、研磨製成，屬無機類材料，因此選 (C)。

選項分析

• (A) 皮革：錯誤。 皮革由動物皮經加工製成，主要成分為膠原蛋白，屬有機材料。
• (B) 木材：錯誤。 木材是植物組織，主要成分包括纖維素與木質素，屬有機材料。
• **(C) 水泥：正確。

核心觀念

本題考查鋼材與鑄鐵的熱加工性。熱作是在材料再結晶溫度以上進行塑性加工，例如熱軋、鍛造；適合熱作的材料須具有良好的高溫塑性，能在受熱後承受較大的變形而不易破裂。

低碳鋼含碳量較低，塑性與延展性較佳，熱作性良好。碳含量增加時，鋼材硬度與強度通常提高，但塑性、韌性和熱加工性會降低。

解題方法

比較各選項的材料類別與含碳量：低碳鋼的塑性較佳，適合在高溫下進行塑性變形；中、高碳鋼因含碳量較高，延展性較差；灰鑄鐵則因石墨呈片狀、材料脆，通常不適合以鍛造等方式熱作。因此選擇低碳鋼。

選項分析

• (A) 低碳鋼：正確。 含碳量低，塑性及延展性較好，適於熱鍛、熱軋等熱作加工。
• (B) 中碳鋼：錯誤。 相較低碳鋼，含碳量較高、塑性較低，熱作性較差。

核心觀念

本題考查「高能量成型法」的分類。高能量成型是利用短時間釋放大量能量，使工件在高速載荷下產生塑性變形的加工方法，常見方法包括爆炸成型、電氣液壓成型及磁力成型。

解題方法

辨認各選項是否屬於高能量成型法。前三種方法都利用能量快速釋放或強力作用，使板材成形；「模塑成型法」則是藉由模具塑造材料形狀，並非此類高能量成型方法。

選項分析

• (A) 爆炸成型法：錯誤選項。 利用炸藥爆炸產生的高壓衝擊波，使金屬板材貼合模具而成形，屬於高能量成型。
• (B) 電氣液壓成型法：錯誤選項。 利用液體中的電能放電，產生衝擊壓力使工件變形，屬於高能量成型。
• **(C) 磁力成型法：錯誤選項。

核心觀念

本題考衝床的加工範圍。衝床利用沖頭與模具對板材施力，常見工作包括剪切、衝孔及衝縫；「抽製」則是把材料拉過模具，使其變形成所需形狀，屬於拉製加工，不是衝床的典型工作。

解題方法

辨認各選項的加工方式：若是沖頭直接對板材進行分離或成形，通常屬於衝床工作；若是將材料拉伸、抽拉成形，則不屬於此類。依此可判斷「抽製」為題目所問的例外。

選項分析

• (A) 剪切：錯誤選項。 衝床可利用沖模剪切板材，將材料分離或切成所需輪廓。
• (B) 抽製：正確答案。 抽製是將材料拉過模具以形成特定形狀的加工方式，並非本題所指的衝床工作。

核心觀念

本題考查焊接方法的分類。氣焊法利用可燃氣體與氧氣（或空氣）燃燒產生的火焰加熱工件；電弧焊則利用電弧熱源熔接金屬，兩者的熱源不同。

解題方法

逐一辨認各選項的熱源：氧乙炔、空氣乙炔及壓力氣體焊都歸於氣焊類；原子氫電弧焊以電弧產生熱能，屬於電弧焊。因此，不屬於氣焊法的是原子氫電弧焊。

選項分析

• (A) 氧乙炔焊：錯誤選項。​以氧氣與乙炔燃燒形成高溫火焰加熱金屬，是典型氣焊法。
• (B) 原子氫電弧焊：正確答案。​以電弧加熱氫氣，使氫分子解離；氫原子在焊接區重新結合時釋放熱量。其熱源屬於電弧，不是燃氣火焰，因此不屬於氣焊法。
• **(C) 空氣乙炔焊：錯誤選項。

核心觀念

本題考查常見金屬防鏽塗層的種類與用途。防鏽塗料會在金屬表面形成保護膜，隔絕水分與氧氣，或利用塗料成分提供防蝕保護。鉛丹塗料是傳統常見的防鏽底漆，主要成分為四氧化三鉛，可用於鋼鐵等金屬表面的防鏽處理。

解題方法

辨認各選項是否屬於常見的金屬防鏽塗料。鉛丹塗料具有防鏽用途，因此符合題意；瀝青質、石墨與磷光塗料雖各有其他用途或特性，但不是本題所指的常見防鏽塗層。

選項分析

• (A) 鉛丹塗料：正確。 鉛丹塗料是常見防鏽底漆，可塗布於金屬表面以降低鏽蝕。
• (B) 瀝青質：錯誤。 瀝青質常用於防水、防潮或管線外部防護；本題所列的典型防鏽塗料是鉛丹塗料。

核心觀念

切削劑（切削液）在金屬切削時主要用來帶走切削區產生的熱量，降低刀具與工件的溫度，這項功能稱為冷卻作用。切削劑也能潤滑、減少摩擦與刀具磨耗，並協助沖走切屑；本題問的是其「第一大功能」，依題目官方答案，指冷卻作用。

解題方法

先辨認題目所問的是切削劑的主要功能，再從選項中找出切削時最直接、最具代表性的作用。切削會因材料變形與刀具、切屑間的摩擦而產生大量熱，切削劑能將熱帶離切削區，因此選冷卻作用。

選項分析

• (A) 補強作用：錯誤。 切削劑不會補強工件或刀具的材料強度。
• (B) 深度作用：錯誤。 「深度作用」不是切削劑的主要功能名稱；切削深度是切削條件之一，並非切削劑提供的作用。
• **(C) 切邊作用：錯誤。

核心觀念

車床鉸孔是以鉸刀修整已鑽好的孔，使孔徑更準確、表面更光滑。鉸刀的切削刃數較多、切屑空間較小，主要進行少量精加工；若切削速度過高，容易造成刀具磨耗、孔壁品質不佳。因此，鉸孔通常採用比鑽孔低的切削速度。

切削速度可用下式表示：

其中 $V$ 為切削速度（m/min）、$D$ 為刀具直徑（mm）、$N$ 為主軸轉速（rpm）。在直徑相同時，切削速度較低代表主軸轉速也較低。

解題方法

題目比較的是車床上鉸孔與鑽孔的加工速度。鉸孔屬於精加工，切削量小但對孔的尺寸精度與表面品質要求較高，通常需降低切削速度以減少鉸刀磨耗並維持加工品質。因此，鉸孔速度比鑽孔慢，選項為（A）。

選項分析

• （A）比鑽孔時慢：正確。 鉸孔是精加工，通常採較低切削速度，以避免鉸刀快速磨耗並確保孔的精度與表面品質。
• **（B）比鑽孔時快：錯誤。

核心觀念

本題考常見塑膠英文縮寫與中文名稱的對應。PE 是 Polyethylene 的縮寫，中文為「聚乙烯」。

解題方法

辨認縮寫 PE，並將其對應到塑膠名稱：Polyethylene 由乙烯單體聚合而成，故稱聚乙烯。答案為選項（C）。

選項分析

• (A) 聚氯乙烯：錯誤。 英文為 Polyvinyl chloride，縮寫 PVC。
• (B) 聚苯乙烯：錯誤。 英文為 Polystyrene，縮寫 PS。
• (C) 聚乙烯：正確。 英文為 Polyethylene，縮寫 PE。

核心觀念

本題考磨料的分類。磨料依來源可分為天然磨料與人工磨料：天然磨料直接取自自然界；人工磨料則以工業製程製造。題目所列材料中，鑽石屬天然磨料；氧化鋁、碳化矽與氮化硼通常歸為人工磨料。

解題方法

判斷各材料的典型來源即可。天然鑽石是自然形成的碳晶體，可作為磨料使用；其餘三種是工業上製備的磨料材料，因此選鑽石。

選項分析

• (A) 鑽石：正確。 天然鑽石硬度極高，可用於研磨、切削等加工，是天然磨料的代表。
• (B) 氧化鋁：錯誤。 磨料用氧化鋁（剛玉系磨料）通常由工業製程製得，屬人工磨料。
• **(C) 碳化矽：錯誤。

核心觀念

本題考查加工方法的英文名稱與中文名稱對照。Electrical Discharge Machining（EDM）​的中文名稱是「放電加工」，利用電極與工件間的脈衝放電產生高溫，使工件材料局部熔融或汽化，再由工作液帶走加工屑。

解題方法

辨認英文名稱中的 Electrical Discharge（電氣放電）即可判斷：EDM 是藉由放電去除材料的加工方法，因此選「放電加工」。超音波、化學與雷射加工則分別以不同的能量或作用機制去除材料。

選項分析

• (A) 超音波加工：錯誤。​以工具端的超音波振動配合磨料作用於工件，並非利用電極間的放電。
• (B) 放電加工：正確。​EDM 即 Electrical Discharge Machining，中文為放電加工。
• **(C) 化學加工：錯誤。

核心觀念

粉末冶金燒結時，金屬粉末在高溫下容易與氧反應，表面形成氧化物，影響粉末間的結合與燒結品質。因此，燒結爐常通入氮氣等保護氣氛，降低氧氣接觸與氧化的機會。

解題方法

依題目所問的「氮氣主要作用是避免何者」，判斷氮氣在燒結爐中的用途。氮氣在一般保護氣氛中主要用來隔絕空氣，避免金屬粉末或工件氧化，故選氧化。

選項分析

• (A) 氧化：正確。 氮氣可作為保護氣體，降低氧氣與高溫金屬接觸，避免或減少氧化。
• (B) 還原：錯誤。 還原是去除氧化物、使氧化物轉回金屬的反應；氮氣本身通常不是還原劑。
• (C) 氮化：錯誤。 氮化是氮與材料反應形成氮化物的處理。

核心觀念

本題考查熱塑性塑膠的英文縮寫與中文名稱對照。PVC 是 聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride）的縮寫，屬於熱塑性塑膠。

解題方法

辨識各選項的塑膠名稱與縮寫，找出 PVC 對應的中文名稱即可。PVC 中的 V、C 分別對應 vinyl（乙烯基）與 chloride（氯化物），因此中文名稱為聚氯乙烯。

選項分析

• (A) 聚氯乙烯：正確。 PVC 即聚氯乙烯，常用於管材、電線電纜絕緣材料及地板材料。
• (B) 聚苯乙烯：錯誤。 聚苯乙烯的縮寫為 PS，常見於保麗龍及包裝材料。
• **(C) 聚乙烯：錯誤。

核心觀念

本題考查 CNC 工具機的種類與其典型配置。切削中心機具有自動刀具交換裝置（ATC，Automatic Tool Changer），可在加工過程中依加工程序自動更換刀具，連續完成銑削、鑽孔、搪孔等不同加工工作。

解題方法

辨認題目所問的「獨具特色」功能：若工具機能將多把刀具存放於刀庫，並依程序自動選刀、換刀，這就是切削中心機的代表性配置。依此判斷，選擇具有 ATC 的 CNC 切削中心機。

選項分析

• (A) CNC 車床：錯誤。 CNC 車床主要以旋轉工件、刀具進行車削加工，常見配置是刀塔轉位選刀；刀塔換位不等同於切削中心機所指的刀庫式自動刀具交換裝置。
• (B) CNC 磨床：錯誤。 CNC 磨床以砂輪進行磨削加工，重點在砂輪與工件的相對運動及磨削控制，並非以多把切削刀具的自動交換作為典型特色。
• **(C) CNC 切削中心機：正確。

核心觀念

錐度是圓錐形工件兩端直徑差與兩端距離的比值：

其中 $D$ 為大端直徑、$d$ 為小端直徑，$L$ 為兩端間的長度。題目所稱「長 $100\text{ mm}$」即為兩端的軸向距離。

解題方法

代入大端直徑 $D=60\text{ mm}$、小端直徑 $d=40\text{ mm}$、長度 $L=100\text{ mm}$：

因此錐度為 $1:5$，選項 (A)。

選項分析

• (A) $1:5$：正確。 直徑差 $20\text{ mm}$ 與長度 $100\text{ mm}$ 的比為 $20:100=1:5$。
• (B) $1:10$：錯誤。 此比值不符合直徑差與全長的比例；若錐度為 $1:10$，長 $100\text{ mm}$ 時直徑差應為 $10\text{ mm}$。

核心觀念

本題考「機構、機械、儀器、工具」的基本分類。活動扳手用來夾持螺帽或螺栓，藉由手動施力轉動工件，屬於工具。

解題方法

先看物品的主要用途：活動扳手是由使用者操作的手工具，主要功能是夾持與旋轉螺帽，並非用來量測，也不是由多個機構組成、能自行完成特定工作的機械。

選項分析

• (A) 機構：錯誤。 機構是由構件連接而成，用來傳遞或改變運動的組合，例如連桿機構。活動扳手不是以傳遞或轉換運動為主要用途的機構。
• (B) 機械：錯誤。 機械通常由一個或多個機構組成，藉由輸入能量完成工作。活動扳手是由人手操作的簡單工具，不屬於本題所指的機械。
• **(C) 儀器：錯誤。

核心觀念

本題考查公制齒輪的模數定義。節圓直徑 $d$ 與齒數 $z$ 的比值稱為模數 $m$：

其中 $d$ 通常以毫米表示，$z$ 為無因次的齒數，因此模數的單位為毫米。

解題方法

題幹已指出「公制齒輪」，並詢問「節圓直徑與齒數之比」。直接對照定義：

因此該比值就是模數。

選項分析

• (A) 工作深度：錯誤。 工作深度是兩個互相嚙合齒輪在工作時齒頂深入對方齒槽的總深度，並非節圓直徑除以齒數。
• (B) 徑節：錯誤。 徑節是齒數與節圓直徑的比值，方向與題幹相反，公式為 $P_d=\frac{z}{d}$。
• **(C) 周節：錯誤。

核心觀念

本題考四連桿機構的分類。曲柄可連續旋轉；搖桿則只能在一定角度範圍內往復擺動。傳統型縫紉機以曲柄連桿傳動，使針棒上下往復運動，常以曲柄搖桿機構說明其運動形式。

解題方法

辨認機構時，可觀察輸入與輸出構件的運動：若輸入構件連續旋轉，經連桿帶動另一構件往復擺動，即符合曲柄搖桿機構的特徵。縫紉機的手輪或馬達帶動曲柄旋轉，連桿再使針棒作上下往復運動，因此本題依官方答案判為曲柄搖桿機構。

選項分析

• (A) 滑塊曲柄機構：錯誤。​此機構由曲柄、連桿與滑塊組成，輸出構件沿直線滑動，常見於活塞機構。縫紉機的針棒雖作直線往復運動，但本題所採分類不是以滑塊曲柄機構作答。
• (B) 固定雙滑塊機構：錯誤。​此機構以滑塊間的相對滑動傳遞運動，沒有曲柄連續旋轉、搖桿往復擺動的典型配置，與題目所述縫紉機分類不符。
• **(C) 曲柄搖桿機構：正確。

核心觀念

功是力沿著物體位移所作的能量轉移，定力方向與位移方向相同時，$W=Fs$。功與能是不同概念，但單位相同，皆可用焦耳（$\mathrm{J}$）表示。

機械能守恆只適用於沒有非保守力作功的情況。若有摩擦，外力所作的功會分配為位能變化、動能變化及克服摩擦所耗散的能量。

解題方法

逐項檢視各敘述。尤其是（D），物體沿有摩擦的斜面移動後停止，表示初、末動能相同；推力所作的功除了增加重力位能，也必須克服摩擦力。可用功與能的關係表示：

因此，推力所作的功不會全部轉換為重物的位能。

選項分析

（A）正確。 功與能的單位相同，皆為焦耳（$\mathrm{J}$）。兩者物理意義不同，但單位相同。

（B）正確。 手將重物向上提升時，手對重物作正功；若忽略空氣阻力等能量損失，這項功會轉變為重物增加的重力位能。提升高度為 $h$ 時，位能增加量為 $\Delta U_g=mgh$。

核心觀念

帶制動器利用帶與鼓輪之間的摩擦力產生制動扭矩。若帶的緊邊張力為 $T_1$、鬆邊張力為 $T_2$，鼓輪有效半徑為 $r$，則制動扭矩大小為

帶與鼓輪的張力比則符合帶摩擦關係：

其中 $\mu$ 為摩擦係數，$\theta$ 為帶與鼓輪的接觸角（弧度）。因此，扭矩會受鼓輪半徑、接觸角及摩擦係數影響；鼓輪的孔徑不在上述關係式中。

解題方法

本題從制動扭矩公式判斷各選項是否影響扭矩。鼓輪外徑決定有效半徑 $r$，進而影響力臂；接觸角與摩擦係數則影響緊邊、鬆邊張力的比例。鼓輪孔徑是鼓輪內部尺寸，不決定帶的作用半徑或帶輪摩擦條件，因此與本題所問的剎車扭矩無關。

選項分析

• (A) 鼓輪孔徑：正確。 孔徑不出現在 $M=(T_1-T_2)r$ 或帶摩擦張力比公式中，因此在一般帶制動器分析下，孔徑不影響剎車扭矩。
• (B) 鼓輪外徑：錯誤。 鼓輪外徑決定作用半徑；在張力差相同時，半徑愈大，扭矩愈大。
• **(C) 帶與鼓輪間之接觸角：錯誤。

核心觀念

本題考查彈簧常數（彈簧剛度）與變形量的關係。依虎克定律，彈簧在彈性範圍內受力時：

其中 $F$ 為作用力、$k$ 為彈簧常數、$x$ 為彈簧的變形量。因此，在作用力相同時，彈簧常數愈大，變形量愈小，表示彈簧愈不容易變形。

解題方法

比較不同彈簧的彈簧常數時，需假設兩者受到相同的力。由虎克定律移項可得：

可見變形量 $x$ 與彈簧常數 $k$ 成反比。$k$ 愈大，彈簧抵抗變形的能力愈強，因此選 (B)。

選項分析

• (A) 比較容易變形：錯誤。 相同作用力下，彈簧常數愈大，變形量愈小，不是愈容易變形。
• (B) 比較不易變形：正確。 彈簧常數代表彈簧的剛度；數值愈大，形成相同變形所需的力愈大。
• **(C) 效率比較高：錯誤。

核心觀念

本題考查螺絲的製造方法，以及各方法在生產量、效率與加工特性上的差異。

滾軋法是以具有螺紋形狀的模具，對線材或螺栓胚料施壓，使材料產生塑性變形並形成螺紋。此法加工速度快、適合連續作業，且不需切除材料，適合大量生產螺絲。

解題方法

判斷關鍵是題目問「適合大量生產」的方法。車削、銑削與磨削主要透過切削或磨除材料形成螺紋；滾軋則以模具一次或連續成形，生產效率高，通常用於大量製造螺絲與螺栓。因此選擇滾軋法。

選項分析

• (A) 車床車削法：錯誤。 以車刀切削工件形成螺紋，適合少量加工、特殊規格或修整作業；相較滾軋法，單件加工時間較長，通常不適合大量生產。
• (B) 輪磨法：錯誤。 以砂輪磨削螺紋，適合高精度、表面品質要求高或淬硬後的螺紋加工，但設備與加工成本較高，通常不是大量生產一般螺絲的首選。
• **(C) 滾軋法：正確。

核心觀念

本題考的是自動化製造系統的種類與功能。彈性製造系統（Flexible Manufacturing System，FMS）通常整合數值控制工具機、自動化生產設備、工業機器人，以及無人搬運車等設備，並由電腦系統協調作業，使系統能加工多種不同零件，且可因應產品種類或生產順序的變動。

解題方法

抓住題幹兩個關鍵特徵：「整合多種自動化設備」與「加工數種不同零件」。能兼顧多種設備整合與產品種類彈性的系統，符合 FMS 的定義。

選項分析

• (A) 電腦輔助設計及製造系統（CAD/CAM）：CAD 用於電腦輔助設計，CAM 用於電腦輔助製造；兩者著重設計資料與製造作業的電腦化整合，並非題幹所描述的設備組合及多種零件加工系統。
• (B) 電腦數值控制系統（CNC）：CNC 是以程式控制工具機運動與加工的技術，屬於可納入 FMS 的設備或控制方式，但本身不等同於整合多種設備的整體製造系統。

核心觀念

本題考查彈簧的型式與常見用途。大型卡車載重高，懸吊系統需要承受較大的車身與貨物重量，並在車輪遇到路面起伏時吸收衝擊。板片彈簧由多片弧形彈簧鋼片疊合而成，常用於卡車等重型車輛的懸吊系統，兼具承載與彈性緩衝作用。

解題方法

先依題目中的「大型卡車」判斷其使用環境：車輛載重較大，懸吊需要有足夠承載能力。板片彈簧可透過多片鋼片分擔載荷，並以鋼片彎曲變形提供彈性，因此是本題所指的常見型式。

選項分析

• (A) 壓縮彈簧：錯誤。 壓縮彈簧主要藉由軸向壓縮變形儲存能量，常見於一般機械及部分車輛懸吊；但題目問大型卡車常用的彈簧型式，典型答案是板片彈簧。
• (B) 板片彈簧：正確。 多片彈簧鋼片疊合後承受彎曲載荷，常用於大型卡車等重型車輛的懸吊。
• **(C) 錐形彈簧：錯誤。

核心觀念

本題考查自潤軸承的材料與製造方法。自潤軸承通常以多孔性金屬製成，利用孔隙浸含潤滑油；軸承運轉、發熱時，潤滑油會滲出至摩擦表面，提供潤滑，因此能減少另行加油的需求。

解題方法

判斷關鍵在於：哪種製程能製造出具有連通孔隙、可吸附並儲存潤滑油的金屬軸承。粉末冶金可將金屬粉末壓製成形，再經燒結結合顆粒；藉由控制粉末粒度、壓製密度與燒結條件，可保留適當孔隙。成品再浸油，即可製成常見的含油自潤軸承。

選項分析

• (A) 特殊鑄造法：錯誤。 特殊鑄造是鑄件成形的製程類別，通常用來改善鑄件的形狀、精度或品質，並非製造多孔含油軸承的典型方法。
• (B) 粉末冶金：正確。 粉末壓製與燒結可形成多孔金屬本體，孔隙能浸存潤滑油，符合自潤軸承的構造與功能。
• **(C) 離心鑄造法：錯誤。

核心觀念

火花試驗是辨別碳鋼材料種類的簡易方法。以砂輪研磨鋼材，觀察火花的顏色、長短、形狀及分叉情形，可依火花特徵判斷鋼材的大致種類，尤其是碳含量高低的差異。這是定性辨識方法，不能取代精確的化學分析或材料試驗。

解題方法

題目問火花試驗「可測得」哪種屬性。判斷重點是：火花試驗觀察研磨時產生的火花特徵，用來辨別鋼材種類；它不直接測量材料的物理或機械性能，也不是精確測定化學成分的方法。因此依官方答案選擇「鋼材種類」。

選項分析

• (A) 物理性質：錯誤。 物理性質包括密度、熱膨脹、導電性等；火花試驗不是測量這些性質的試驗。
• (B) 機械性質：錯誤。 機械性質包括強度、硬度、韌性等，須以相應的力學試驗測定；火花特徵不能直接測得這些數值。
• **(C) 鋼材種類：正確。

核心觀念

本題考微細製造技術中的奈米尺度。國際單位制的字首「奈」（nano，符號 $n$）代表 $10^{-9}$，因此一奈米等於十億分之一公尺：

解題方法

辨認「奈米」的單位字首即可：奈米是長度單位，將字首「奈」換成 $10^{-9}$，所以 $1\text{ nm}=1\times10^{-9}\text{ m}$。

選項分析

• (A) $1\times10^{-2}\text{ m}$：錯誤。 $10^{-2}$ 公尺為公分尺度，並非奈米。
• (B) $1\times10^{-3}\text{ m}$：錯誤。 $10^{-3}$ 公尺為毫米尺度，並非奈米。
• **(C) $1\times10^{-6}\text{ m}$：錯誤。

核心觀念

「機構」是由構件及運動副組成，能傳遞或改變運動的裝置。構件彼此的相對運動受到限制，並依一定方式運動；機構的主要功能是傳遞或轉換運動。

「機器」則通常由機構及其他元件組成，除了傳遞運動，還能執行工作或轉換能量。判斷時可先看題目所指的是整部設備，還是某一組具有特定運動關係的構件。

解題方法

逐一辨認各選項的範圍：整台設備通常屬於機器；若選項指的是由構件組成、能形成特定相對運動的組合，則屬於機構。本題問「何者屬於機構」，因此選出汽缸與活塞所構成的運動組合。

選項分析

• (A) 車床：錯誤。 車床是完整的工具機，包含主軸、床台、進給機構及動力系統等，整體屬於機器。其內部包含多種機構，但「車床」本身不是單一機構。
• (B) 汽車：錯誤。 汽車是由引擎、傳動系統、轉向系統、煞車系統等組成的完整機器，並非單一機構。
• **(C) 空拍機：錯誤。

核心觀念

機械利益（mechanical advantage）是輸出力與輸入力的比值：

「省時而費力」的機構能以較快的速度完成輸出，代價是需要施加較大的輸入力。依理想機械的功守恆，輸入功等於輸出功：

省時表示輸出距離（或速度）相對較大；因此，輸出力相對輸入力較小，機械利益小於 $1$。

解題方法

判斷「省時」或「省力」，可由速度與力量的取捨切入：省力機構以較長的輸入行程換取較大的輸出力；省時機構則以較大的輸入力換取較快的輸出。題幹明示「省時而費力」，所以輸出力小於輸入力，故：

選項分析

核心觀念

彈簧受力時會產生彈性變形，外力所做的功可暫時以彈性位能形式儲存在彈簧中；卸除外力後，彈簧回復原狀並釋放能量。因此，彈簧常用來儲存機械能、吸收震動與緩衝衝擊。吸收熱能則不是彈簧的主要功能。

解題方法

判斷各選項是否屬於彈簧的典型用途。彈簧吸收震動或衝擊時，主要是藉由彈性變形暫存機械能，再配合系統中的阻尼等作用減少振動或衝擊；這與吸收並儲存熱能不同。

選項分析

• (A) 吸收熱能：錯誤，為本題答案。 彈簧的主要功能是以彈性變形處理機械能，不是吸收熱能。熱能通常透過熱容量、熱傳或隔熱等方式處理。
• (B) 儲存機械能：正確。 彈簧受力變形時，能將外力所做的功儲存為彈性位能；在線性彈簧範圍內，儲能可表示為 $U=\frac{1}{2}kx^2$，其中 $k$ 為彈簧常數、$x$ 為變形量。

核心觀念

本題考多線螺紋的螺旋線配置。多線螺紋的各條螺旋線在螺紋起始位置上沿圓周均勻分布；若螺紋有 $n$ 線，相鄰螺旋線的圓周角間隔為

解題方法

三線螺紋有三條螺旋線，均勻分布於一整圈，因此相鄰螺旋線的夾角為

故選項 (C) 正確。

選項分析

• (A) $60^\circ$：錯誤。 三線螺紋的均分角為 $120^\circ$，不是 $60^\circ$。
• (B) $90^\circ$：錯誤。 $90^\circ$ 是四等分一圈的角度，與三線螺紋不符。
• **(C) $120^\circ$：正確。

核心觀念

撓性傳動是利用可彎曲的構件，在兩軸之間傳遞動力。常見構件包括皮帶、繩與鏈條；它們能沿著帶輪或鏈輪彎曲，適合兩軸距離較遠的傳動。摩擦輪則以兩個剛性輪面的接觸摩擦傳遞動力，屬於摩擦傳動，不屬於撓性傳動。

解題方法

先辨認各選項的傳動構件是否具有撓性，再區分「構件彎曲傳動」與「剛性輪面直接接觸傳動」：

• 構件可彎繞輪體傳動：撓性傳動。
• 兩個剛性輪面直接接觸傳動：摩擦輪傳動，非撓性傳動。

選項分析

• (A) 摩擦輪：正確。 摩擦輪靠兩輪接觸面的摩擦力傳遞動力，輪體本身是剛性構件，屬於摩擦傳動，不屬於撓性傳動；因此符合題目所問的「不屬於」。
• (B) 鏈條：錯誤。 鏈條可繞過鏈輪，藉鏈節與鏈輪嚙合傳遞動力，屬於撓性傳動。
• **(C) 繩：錯誤。

核心觀念

本題考查鍵（key）連接軸與輪轂時的傳遞動力能力。鍵靠與軸、輪轂接觸面承受剪切與擠壓力；接觸面積、受力方式及鍵與軸的結合強度，都會影響其傳遞轉矩的能力。

解題方法

判斷各種鍵的構造與主要受力方式。切線鍵採成對配置，能承受較大的轉矩；但本題依官方答案選 栓槽鍵。栓槽鍵是軸與輪轂上製出多個相配合的槽，讓多個齒面共同傳遞轉矩，受力分布於多個接觸面，因此具有較大的傳力能力。

選項分析

• (A) 鞍形鍵：錯誤。 鞍形鍵通常不在軸上開鍵槽，主要靠鍵與軸、輪轂間的摩擦傳遞動力，承載能力較低，適用於輕負荷或暫時性連接。
• (B) 切線鍵：錯誤。 切線鍵常成對使用，適合傳遞較大轉矩，尤其適用於轉矩方向固定或受衝擊的場合；但依本題官方答案所採用的分類，傳遞最大動力者為栓槽鍵。
• (C) 半圓鍵：錯誤。 半圓鍵又稱伍德拉夫鍵，能隨鍵槽自動調整位置，常用於小型軸或錐形軸端；

核心觀念

本題考查彈簧常用線材的種類。彈簧材料須能承受反覆變形，並具備良好的彈性、強度與疲勞性能。常用線材包括琴鋼線、磷青銅線及不銹鋼線；鑄鐵則因材料性質不適合製成彈簧線材，並非彈簧常用材料。

解題方法

辨認各選項是否屬於常見的彈簧線材即可。若材料適合拉製成線，且具有彈簧所需的彈性與耐反覆負荷能力，通常可作為彈簧線材；鑄鐵脆性較高、延展性不足，不適合承受彈簧反覆彎曲或扭轉時的變形。

選項分析

• (A) 鑄鐵線：錯誤選項，為本題答案。 鑄鐵含碳量高且脆性大，承受衝擊或反覆變形時容易破裂，不適合製成一般彈簧線材。
• (B) 磷青銅線：正確的常用線材。 磷青銅具有良好的彈性、耐蝕性與導電性，可用於小型彈簧及電氣接點彈簧。

核心觀念

本題考游標卡尺的最小讀數，以及它能量測的尺寸種類。游標卡尺主要用來量測工件的外部尺寸、內部尺寸與深度；其游標刻度可讀出比主尺更小的尺寸變化。表面粗糙度則須使用粗糙度儀等專用儀器量測。

解題方法

逐項判斷敘述是否符合游標卡尺的刻度與構造：

• 最小讀數看游標刻度與主尺刻度的差值。
• 量測功能看卡尺各部位：外測量爪量外尺寸，內測量爪量內孔等內尺寸，深度尺量深度。
• 表面粗糙度不是一般游標卡尺的量測功能。

選項分析

• (A) 正確。 公制游標卡尺的常見最小讀數包括 $0.02\text{ mm}$ 與 $0.05\text{ mm}$。實際規格依卡尺刻度設計而異。
• (B) 正確。 游標卡尺上方的內測量爪可伸入工件內孔，量測內孔直徑等內部尺寸。

核心觀念

皮帶傳達的功率，取決於皮帶兩側的張力差與皮帶移動速度。若緊邊張力為 $T_1$、鬆邊張力為 $T_2$、皮帶速度為 $v$，則傳達功率為

換算成馬力時，再依題目採用的單位制換算。帶輪的迴轉速與直徑會影響皮帶速度，因此也會影響傳達馬力。

解題方法

設帶輪直徑為 $D$、迴轉速為 $N$（轉／分），帶輪每轉一圈，皮帶約移動一個圓周長 $\pi D$，所以皮帶速度為

其中 $D$ 以公尺計時，$v$ 的單位為公尺／秒。故帶輪迴轉速 $N$、帶輪直徑 $D$ 都會影響皮帶速度 $v$；而皮帶速度又直接出現在功率公式中。因此，依本題官方答案，選項 B、C、D 均與傳達馬力有關。

選項分析

(A) 帶圈長度：錯誤。 在皮帶張力差與皮帶速度相同時，傳達功率由 $P=(T_1-T_2)v$ 決定，公式中沒有帶圈總長度。帶圈長度影響皮帶與帶輪的配置及所需皮帶尺寸，但不直接決定傳達馬力。

核心觀念

本題考「傳統式加工法」與「非傳統式加工法」的區分。傳統式加工通常以刀具與工件直接接觸，利用機械力切除材料；車削、鑽削、銑削與磨削都屬於此類。放電加工與電化加工則利用電能或電化學作用去除材料，屬於非傳統式加工法。

解題方法

逐一判斷加工方法的材料去除原理：若主要靠刀具切削刃或磨粒與工件接觸並切除材料，便屬傳統式加工；若主要靠放電、電化學等作用去除材料，則屬非傳統式加工。依官方答案，本題選出所有列有傳統式加工法的選項，因此為複選題。

選項分析

• (A) 車削與鑽削：正確。 車削以工件旋轉、刀具進給來切除材料；鑽削以旋轉鑽頭加工孔洞，兩者皆屬傳統式切削加工。
• (B) 放電加工法：錯誤。 放電加工利用電極與工件間的脈衝放電，使材料局部熔化或汽化而去除，不屬傳統式切削加工。
• **(C) 磨削與銑削：正確。

核心觀念

本題考查金屬加工的「熱作」與「冷作」分類。熱作是將金屬加熱至再結晶溫度以上，再施以塑性變形；冷作則是在再結晶溫度以下加工，常溫加工多屬冷作。分類依據是加工時金屬的溫度，不是加工方法的名稱。

解題方法

逐一判斷各加工法在本題所指的常見加工狀態：壓花與抽拉通常以常溫進行，屬冷作；鍛造與滾軋則是常見的熱作加工。因此符合題意者為鍛造、滾軋。

選項分析

• (A) 壓浮花：錯誤。 壓花是以模具使金屬表面形成凸紋或凹紋，通常在常溫下壓製，屬冷作。
• (B) 抽拉：錯誤。 抽拉（如線材抽拉）是將金屬拉過模孔，使截面縮小，通常在常溫下進行，屬冷作。
• **(C) 鍛造：正確。

核心觀念

粉末冶金是將金屬粉末裝入模具中，經壓製成形，再以低於主要金屬熔點的溫度燒結，使粉末顆粒結合成所需製品。此法適合大量製造形狀固定的零件，也能製作具有連通孔隙的產品。

解題方法

逐項檢視粉末冶金在成形精度、材料利用率、孔隙控制及原料管理上的特性。尺寸精度高、加工廢料少，以及能製作多孔性產品，都是其常見優點；粉末原料則有保存與管理上的限制。

選項分析

• (A) 製品尺寸精確：正確。 粉末在模具中壓製成形，製品形狀與尺寸受模具控制，且後續切削加工需求通常較少，因此適合大量生產尺寸一致的零件。
• (B) 加工時不生廢料：正確。 粉末可依所需重量填入模具，成形時材料利用率高，切削或裁切產生的廢料少。嚴格而言，製程仍可能有粉末散失或不合格品，題目所指是相較於切削加工幾乎不產生加工廢料。
• **(C) 可製作多孔性產品：正確。

核心觀念

本題考「機械材料的加工性」，也就是材料能否以某種加工方法順利製成所需形狀與品質。機械原理概要常將加工性依加工方法分類，例如切削性、鑄造性、鍛造性與焊接性；各項分別描述材料接受該種加工時的難易程度及成品品質。

解題方法

辨認選項是否列出材料加工方法所對應的性質。切削、鑄造、鍛造與焊接都是典型製造加工方式，因此其加工性分別稱為切削性、鑄造性、鍛造性與焊接性。產量、安全性、環保與經濟性則是生產管理或製程評估的考量，不是此處所指的材料加工性項目。

選項分析

• (A) 產量及安全性：錯誤。 產量是生產績效指標，安全性是作業或製程管理考量，均非材料本身的加工性分類。
• (B) 切削與鑄造性：正確。 切削性表示材料接受切削加工的難易程度；鑄造性表示材料適於熔融、充填鑄模並形成良好鑄件的程度。
• **(C) 鍛造與焊接性：正確。

核心觀念

本題考「鑄造」的基本名稱與範圍。鑄造是將金屬熔化後，澆入具有所需形狀的模穴中，待金屬凝固後取出鑄件的製造方法。常見的砂模鑄造也稱為「翻砂」或「砂模鑄造」。

解題方法

先區分鑄造製程與鑄造所使用的工具或步驟：鑄模是形成形狀的模具；澆注是把熔融金屬倒入模穴的操作；翻砂、砂模鑄造則是鑄造方法的名稱。因此，符合題目所問「鑄造又稱為」的是翻砂與砂模鑄造。

選項分析

• (A) 鑄模：錯誤。 鑄模是容納熔融金屬、形成鑄件外形的模具，不是鑄造這項製造方法的別稱。
• (B) 澆注：錯誤。 澆注是鑄造製程中的一個步驟，指將熔融金屬注入模穴，不能代表整個鑄造方法。
• **(C) 翻砂：正確。

核心觀念

本題考查鑄造用砂模的組成。砂模以砂為主體，並加入黏土作為黏結材料，再配合水與添加劑，使砂粒能保持適當的黏結性、強度與透氣性。

解題方法

辨認砂模材料的功能即可：砂構成模穴周圍的主要材料；黏土、水及添加劑則用來幫助砂粒成形並調整砂模性質。因此，題目所列的正確組成是黏土，以及水與添加劑。

選項分析

• (A) 方孔劑：錯誤。「方孔劑」不是鑄模砂的常見組成材料名稱，也不屬於砂模配砂所需的主要材料。
• (B) 黏土：正確。​黏土具有黏結作用，可使砂粒結合並維持砂模形狀。
• (C) 水及添加劑：正確。​水能活化黏土的黏結作用；

核心觀念

本題考查塑膠相較於金屬的一般材料性質，包括電氣性質、耐化學性、比重與機械性質。塑膠種類繁多，性質會因材料種類及配方而異；本題依一般性質判斷。

解題方法

將各選項與金屬常見性質對照：塑膠通常質輕、電絕緣性佳，且耐蝕性通常較好；但其硬度與強度一般不及金屬，展性也不是塑膠的典型優點。

選項分析

• (A) 對電的絕緣性良好：正確。 多數塑膠的導電性低，常用於電線被覆、絕緣零件及電器外殼。
• (B) 對油濕之耐蝕性強：正確。 塑膠一般具有良好的耐蝕性，對油類及多種化學物質的抵抗能力通常優於金屬；實際耐油程度仍依塑膠種類及油品而定。
• **(C) 比重小：正確。

核心觀念

本題考查金屬冷作中的管材抽拉方法。管子抽拉是使管材通過拉模，藉由拉力讓管子的外徑、壁厚或內徑依製程需求改變。依有無內部支撐，可分為冷拉製管與縮管抽拉等方法。

解題方法

辨認選項是否為以管子為加工對象的抽拉製程：

• 冷拉製管法：以冷間拉製方式加工管材，可控制管子的尺寸與表面品質。
• 縮管抽拉法：將管端縮小後夾持，拉過模具，使管材外徑縮小；可搭配芯棒或塞頭控制內徑與壁厚。

兩者均屬管子抽拉方法，因此選 B、C。

選項分析

• (A) 單線模抽拉法：錯誤。 這是線材抽拉的方式，通常使金屬線材通過單一拉模以縮小線徑，並非管子抽拉法。

• (B) 冷拉製管法：正確。 以冷間抽拉加工管材，改善管子的尺寸精度與表面狀態，屬管子抽拉方法。

核心觀念

本題考「有縫管」與「無縫管」的製造方式。無縫管由實心金屬坯料加工成中空管材，管壁沒有焊接接合縫；常見製法包括穿孔法與抽製法。有縫管則是將板材或帶材捲成管狀，再以對接或電阻焊接等方式接合。

解題方法

先依製程是否形成接合縫分類：若是把實心坯料穿孔，或將管材抽製成所需尺寸，過程中不需把板邊焊接起來，便屬無縫管製法；若製程名稱涉及對接、電阻對接，則屬有縫管的接合方式。

選項分析

• (A) 對接法：錯誤。 將板材或帶材彎成管形後，使接縫兩端對接並接合，製成的是有縫管。
• (B) 電阻對接法：錯誤。 利用電阻熱與壓力使管材接縫對接焊合，仍會形成縱向接合縫，屬有縫管製法。
• **(C) 穿孔法：正確。

核心觀念

金屬材料的破壞性檢查會使試件在試驗中產生永久變形、裂損或斷裂，試驗後通常無法再作原用途使用；非破壞性檢查則用來檢出材料或工件的缺陷，原則上不破壞試件。

解題方法

逐一判斷各試驗是否會使試件產生永久變形或破壞：

• 拉伸試驗會使試件受拉伸，通常拉至降伏、最大載重或斷裂。
• 硬度試驗會以壓頭在試件表面形成壓痕。
• 衝擊試驗以衝擊載重使試件彎曲或斷裂。
• 磁化探傷法則藉磁場與磁粉顯示缺陷，不需破壞工件。

前三者屬破壞性檢查，磁化探傷法屬非破壞性檢查。

選項分析

(A) 抗拉試驗：正確。 將標準試片夾持後施加拉力，測定抗拉強度、降伏強度及伸長率等性質。試片會產生塑性變形，通常進一步拉至斷裂，因此屬破壞性試驗。

(B) 硬度試驗：正確。 以壓頭壓入材料表面，依壓痕尺寸或深度評定硬度。試驗會在表面留下永久壓痕，屬破壞性檢查；但相較於拉伸、衝擊試驗，其破壞程度較局部，實務上有時也稱為微破壞或近似非破壞檢測。

核心觀念

本題考軟鋼拉伸試驗的工程應力－應變曲線。試棒受拉時，曲線依序呈現彈性變形、降伏、應變硬化、頸縮，最後斷裂。圖中常見標記為：

• A：比例限界，應力與應變大致維持正比。
• B：上降伏點；C：下降伏點及降伏平台的末端。
• D：極限強度點，也就是工程應力的最高點。
• E：頸縮後的斷裂點。

解題方法

依曲線的點位判斷各階段：B 至 C 是降伏平台；C 至 D 是應變硬化，應力隨應變增加；到達 D 後，試棒開始頸縮，工程應力下降，直到 E 斷裂。因此，極限強度在 D，不能把 E 當成極限強度。

選項分析

• (A) 正確。 A 為比例限界；B 位於軟鋼開始降伏的位置，可代表上降伏點，符合此圖的標示。
• (B) 錯誤。 C 是下降伏點，可視為降伏強度；但極限強度在 D，E 是頸縮後的斷裂點。因此整個敘述不正確。

核心觀念

本題考查機械原理中「機械要素」與「機構」的基本定義。機械要素是構成機械的基本單元，能參與力量或運動的傳遞；齒輪、軸、軸承、連桿與彈簧等，都是常見例子。多個機件組合後，若能傳遞或改變運動，則可構成機構。

解題方法

判斷選項時，先分清「機械要素」、「機構」與「固定構架」的差異：機械要素是基本組成單元，機構是機件組合而成的運動系統；機件間若相對位置完全不變，描述的則是固定構架或剛性組合。

選項分析

• (A) 為二個或多個機構之組合體：正確。 依本題採用的教材定義，機械可視為由二個或多個機構組合而成的整體，因此此項符合題目所指的機械組合概念，列為正確。
• (B) 任何機件之相對位置保持不變：錯誤。 這描述的是固定構架或剛性組合。機械中的機件通常需要有相對運動，才能傳遞或改變運動。
• **(C) 可傳達力量與運動：正確。

核心觀念

本題考查鑄造模型的「溢度」及其用途。模型尺寸會依鑄件的成形、取出與後續加工需求作適當修正；這些尺寸修正所形成的裕度，稱為模型溢度。常見項目包括收縮裕度、加工裕度、拔模裕度、變形裕度及搖動裕度。

解題方法

辨認各種裕度的用途即可：鑄件凝固冷卻會收縮，故模型須預留收縮裕度；鑄件表面需切削加工時，須預留加工裕度；模型須由砂模中取出時，需考慮拔模裕度與搖動裕度；鑄件冷卻可能翹曲變形時，則須以變形裕度補償。

擴充裕度並非此處所稱的模型溢度項目，因此依官方答案選 B、C、D。

選項分析

• (A) 擴充裕度：錯誤。「擴充裕度」不是本題所列的標準模型溢度項目。
• (B) 收縮裕度、加工裕度：正確。​收縮裕度補償鑄件冷卻凝固後的尺寸收縮；加工裕度則供鑄件後續切削加工使用。
• **(C) 拔模裕度、變形裕度：正確。