2010 국회직 9급 기계설계 문제 해설

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2010년도 9급 공개경쟁채용시험 기계설계 책형 가 - 16 - 기계설계 문 1. 그림과 같은 지름 40cm의 풀리에 벨트의 장력이 각각 3000N, 1000N 작용할 때 축에 작용하는 ㉠ 상당 굽힘모 멘트와 ㉡ 상당 비틀림모멘트는 각각 얼마인가? (단, 풀 리 두께는 무시한다) ① ㉠ : 483 N․m ㉡ : 566 N․m ② ㉠ : 566 N․m ㉡ : 483 N․m ③ ㉠ : 400 N․m ㉡ : 400 N․m ④ ㉠ : 48300 N․m ㉡ : 56600 N․m ⑤ ㉠ : 56600 N․m ㉡ : 48300 N․m 문 2. 기계 구조물의 조립에서 많이 사용되는 용접이음과 리벳 이음을 비교할 때, 용접이음의 장점이 아닌 것은? ① 작업의 공정수가 적다. ② 조인트 효율이 높고 제작비가 저렴하다. ③ 기밀성이 양호하다. ④ 진동감쇠 효과가 양호하다. ⑤ 중량을 절감할 수 있다. 문 3. 피치 원주속도가 5m/s로 7.5kW의 동력을 전달하는 헬리 컬기어에서 비틀림각이 30°일 때 축방향으로 작용하는 힘은 몇 N인가? ① 750 N ② 866 N ③ 1299 N ④ 1500 N ⑤ 1732 N 문 4. 가로 및 세로가 각각 4cm, 5cm의 단면을 갖는 길이 100cm의 금속막대가 두 단단한 벽 사이에 틈이 없이 부 드럽게 껴 있었다. 며칠 후 이 기둥을 제거하려 했는데 날씨가 더워져서 뺄 수가 없었다. 이 경우 이 기둥은 얼 마의 압축하중을 받고 있는가? (단, E = 200 GP a, 선팽 창계수 α=5×10-6/CENTIGRADE, 온도 증가분은 20℃이며 벽면의 열변화는 없다고 가정한다) ① 40 kN ② 45 kN ③ 350 kN ④ 450 kN ⑤ 500 kN 문 5. 지름이 d인 회전축에 풀리가 묻힘키(sunk key)로 고정 되어 있다. 묻힘키의 폭×높이×길이는 b×b×ℓ이다. 축에 묻히는 키의 깊이는 묻힘키 높이의 반이다. 묻힘키의 허 용 압축응력( σ)은 허용 전단응력( τ)의 1.6배일 때, 전달 할 수 있는 최대 토크는 얼마인가? ① 2τbdℓ ② 1.6τbdℓ ③ τbdℓ ④ 0.5τbdℓ ⑤ 0.4τbdℓ 문 6. 충격 없이 롤러 체인을 부드럽게 운전하기 위하여 스포 로킷 휠의 잇수와 체인의 피치를 설계할 때 다음 중 올바 른 것은? ① 잇수가 적고 피치가 작을수록 좋다. ② 잇수가 적고 피치가 클수록 좋다. ③ 잇수가 많고 피치가 작을수록 좋다. ④ 잇수가 많고 피치가 클수록 좋다. ⑤ 잇수와 무관하고 피치가 클수록 좋다. 문 7. 중앙에 무게 W인 기어를 매달고 있는 축이 있다. 기어를 제거하고 무게 W/2인 벨트풀리를 축의 중앙에 설치하였 다. 이 때 축의 위험속도는 어떻게 변하는가? (단, 축의 자중은 무시한다) ① 1/2배 ② 1/ 2배 ③ 1배 ④ 2배 ⑤ 2배 문 8. 모듈 m = 2, 잇수 Z = 40, 압력각 α = 20°, 치폭 b = 20mm인 표준 평기어의 최대 전달마력(HP)을 굽힘강도 기준으로 구하면 얼마인가? (단, 속도계수 f v = 0.42, 회 전속도 N = 1000rpm, 치형계수 y = 0.12, 허용 굽힘응력 σb = 50kgf/mm²으로 한다) ① 7.3 HP ② 10.6 HP ③ 12.3 HP ④ 14.1 HP ⑤ 17.7 HP 2010년도 9급 공개경쟁채용시험 기계설계 책형 가 - 17 - 문 9. 그림과 같은 밴드브레이크에서 드럼과 벨트의 접촉각 θ, 마찰계수 μ이다. 드럼이 우회전할 때 브레이크 레버에 가 하는 힘 F와 밴드의 장력 간의 관계로 올바른 것은? (단, 긴장측 밴드의 장력을 F1, 이완측 장력을 F2라 한다) ① F 1= Fℓe μθ a(e μθ-1) , F 2= Fℓ a(e μθ-1) ② F 1= Fℓe μθ e μθ-a , F 2= Fℓ e μθ-a ③ F 1= Fℓ e μθ-a , F 2= Fℓe μθ e μθ-a ④ F1=Fℓ( e μθ+1 e μθ-1 ) , F2=Fℓe μθ ( e μθ+1 e μθ-1 ) ⑤ F 1= Fℓ a(e μθ-1) , F 2= Fℓe μθ a(e μθ-1) 문 10. 그림과 같이 무게 W = 50kgf인 원판형 물체가 축지름 d = 10mm인 축에 고정되어 회전하고 있을 때, 이 축의 정 적 처짐량은 얼마인가? (단, 축재료는 강으로 탄성계수 E = 2.1×104 kgf/mm2이며, 길이 ℓ1= ℓ2= 100mm이다) ① 0.2 mm ② 0.4 mm ③ 0.8 mm ④ 4 mm ⑤ 8 mm 문 11. 운송기계의 스프링과 같이 반복하중을 지탱하고 있는 기계구조물을 설계할 때, 중요하게 고려해야 할 재료의 강도값과 그 강도를 향상시키는 방법을 바르게 제시한 것은? ① 파괴강도 - 샌드블래스팅 ② 항복강도 - 표면 도금처리 ③ 인장강도 - 열간가공 ④ 항복강도 - 노치 ⑤ 피로한도 - 숏피닝 문 12. 허용굽힘응력은 60N/mm², 베어링 허용압력은 6N/mm², 최대 허용압력 속도계수는 2[N/mm² m/s]이고, 60000N 의 하중을 받으며 200rpm으로 회전하는 끝저널(end journal)의 길이는 얼마인가?　　　　　　　　　 ① 31.8 mm ② 100 mm ③ 117 mm ④ 314 mm　 ⑤ 358 mm 문 13. 그림과 같은 기어열에서 기어 A가 1800rpm으로 회전할 때, 기어 D가 200rpm으로 회전한다. 기어 A, B, C의 잇 수가 각각 10, 30, 20 일 때, 기어 D의 잇수는 얼마인가? (단, 모든 기어의 모듈(module)은 동일함) ① 60 ② 70 ③ 80 ④ 90 ⑤ 100 문 14. 마찰계수 μ = 0.2, 유효지름 d2 = 9.03mm, 피치 p = 1.5mm인 사각 한줄나사의 효율은 얼마인가? ① 16.7% ② 18.4% ③ 20.7% ④ 24.4% ⑤ 27.7% 2010년도 9급 공개경쟁채용시험 기계설계 책형 가 - 18 - 문 15. 내접하는 원통마찰차에서 축간거리 C = 250mm, 회전 속도 NA = 300rpm, NB = 150rpm인 경우 두 마찰차의 지름 DA , DB는 각각 얼마인가? ① D A = 1000 mm, DB = 500 mm ② D A = 250 mm, DB = 500 mm ③ D A = 300 mm, DB = 600 mm ④ D A = 500 mm, DB = 1000 mm ⑤ D A = 500 mm, DB = 250 mm 문 16. 원판클러치를 원추각 30°인 원추클러치로 바꾸었다. 두 클러치 모두 접촉면의 마찰계수가 0.1로 같고, 접촉면의 평균지름과 축방향으로 밀어붙이는 힘도 모두 같다면 전달 동력은 어떻게 변하는가? ① 0.3배 ② 0.5배 ③ 0.8배 ④ 1.2배 ⑤ 1.7배 문 17. 벨트의 속도와 긴장측 장력이 같은 평벨트와 V벨트가 있다. 접촉각은 180°, V벨트의 홈 각도는 40°, 마찰계수 는 0.4이고, 원심력의 영향은 무시할 때, V벨트는 평벨 트에 비해 얼마나 많은 동력을 더 전달할 수 있는가? (단, 평벨트에서 e μθ = 3.51, V벨트에서 e μ'θ = 5.75) ① 12% ② 16% ③ 20% ④ 24% ⑤ 28% 문 18. 탄소강 원형봉의 길이가 10m인 양단에 인장응력 3000 kgf/cm2을 작용시킬 때 이 봉에 발생하는 신장량 은 얼마인가? (단, 탄소강의 종 탄성계수 E = 2.0×106 kgf/cm2이다) ① 1.0 cm ② 1.5 cm ③ 2.0 cm ④ 2.5 cm ⑤ 3.0 cm 문 19. 360rpm으로 90마력을 전달하는 플랜지 커플링에 M20 볼트 4개가 체결되어 있다. 볼트 피치원 지름이 240mm 라고 하면 볼트에 생기는 전단응력은 얼마인가? (단, 플랜지 마찰면의 마찰계수는 무시한다) ① 1.2 kgf/mm² ② 1.4 kgf/mm² ③ 1.6 kgf/mm² ④ 1.8 kgf/mm² ⑤ 2.0 kgf/mm² 문 20. 압축 코일스프링에서 코일의 평균지름과 소선지름을 각 각 2배 증가시키면 스프링 상수는 어떻게 변화하는가? (단, 스프링 재료와 유효권수는 변화없다) ① 0.25배 ② 0.5배 ③ 1배 ④ 1.5배 ⑤ 2배