2013 국가직 7급 기계설계 문제 해설 - 2013.6.22.

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2013 국가직 7급 기계설계 해설 wirebox (2017-10-29 / 76.3KB / 650회)

기계설계 인 책형 1 쪽 기계설계 문 1. 잇수 Z ＝ 25, 모듈 m ＝ 4인 평기어를 사용하여 1,800 [rpm]으로 1.8 [kW]를 전달시키려고 할 때, 이 기어의 이에 작용하는 접선 방향의 하중[N]은? (단,  ＝ 3으로 한다) ① 0.2 ② 3.3 ③ 33 ④ 200 문 2. 길이 , 높이 h, 폭 b인 묻힘키(sunk key)가 체결된 직경 d인 축에 토크 T가 가해질 경우, 키에 발생하는 압축응력 에 대한 전단 응력 의 비(   )가 1 4 이라면 키의 폭 b와 높이 h의 관계로 옳은 것은? (단, 축에 묻히는 키의 깊이 t ＝ h 2 이다) ① b ＝ h 4 ② b ＝ h 2 ③ b ＝ h ④ b ＝ 2h 문 3. 비틀림 각이 인 헬리컬 기어가 5 [m/s]의 원주속도로 30 [PS]를 전달할 때, 이 기어에 작용하는 축 방향 하중[kgf]은? (단, cos  , sin  , tan  이다) ① 180 ② 225 ③ 405 ④ 450 문 4. 사각나사의 나선각(리드각)을 , 마찰각을 라 할 경우, 너트와 와셔 사이의 마찰을 무시하고 나사면의 마찰만을 고려할 때, 나사효율에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 마찰각이 20 °인 경우에 최대효율을 얻는 나선각은 35 °이다. ② 마찰각이 30 °인 경우에 얻는 최대효율은   이다. ③ 나선각이 40 °인 경우에 최대효율을 얻는 마찰각은 10 °이다. ④ 나사의 최대효율은 나사효율을 나선각으로 미분한 값이 0일 때 발생한다. 문 5. 다음 그림과 같이 용접치수 h로 필릿(fillet) 용접을 한 직경 D인 둥근 봉에 비틀림 모멘트 T가 작용할 때, 용접부의 뿌리에 생기는 전단응력은? (단, 용접부의 극단면 2차 모멘트 Ip    D a이고, 여기서 a는 목두께이다) 용접부 D T D h 용접구조물 목단면 h h 뿌리 ① D h  T ② D h T ③ D h  T ④ D h T 문 6. 같은 재료로 만든 길이 , 직경 d인 중실축과 길이 2, 외경 2d, 내경 d인 중공축이 각각 T1과 T2의 비틀림 모멘트를 받아 동일한 각도만큼 비틀림이 발생하였다고 할 때, 비틀림 모멘트의 비 (T1 T2 )는? ① 1 32 ② 1 16 ③ 1 15 ④ 2 15 문 7. 체인 동력전달 장치에서 전달동력이 일정할 때, 체인장력(T)이 2T로 변경되면 체인의 평균 속도는 변경 전의 몇 배가 되는가? ① 0.25 ② 0.5 ③ 2 ④ 4 문 8. 평벨트를 평행하게 설치하는 경우, 일반적으로 위쪽을 이완측이 되게 설계한다. 이와 같이 벨트를 설계하는 이유로 옳지 않은 것은? ① 동일 동력을 전달할 때, 아래쪽이 이완측일 경우보다 벨트의 수명이 증가한다. ② 아래쪽이 이완측일 경우보다 접촉각이 증대되어 최대 전달 동력이 증가한다. ③ 아래쪽이 이완측일 경우보다 마찰각이 증대되어 마찰계수가 크게 된다. ④ 동일 동력을 전달할 때, 아래쪽이 이완측일 경우보다 긴장측 장력은 감소한다. 문 9. 다음 그림과 같이 자중을 무시할 수 있는 축의 양끝이 스러스트 (thrust) 베어링으로 지지되어 있고, 벨트 풀리가 좌측으로부터 a인 지점에 설치되어 있다. 다음 중 위험속도[rpm]가 가장 큰 것은? (단, 는 벨트 풀리의 무게, 은 축 길이,   ab이다)  a b  ① 벨트 풀리가 축 중앙에 위치한 경우 ② 벨트 풀리가 축의 좌측 끝으로부터 1/3인 지점에 위치한 경우 ③ 벨트 풀리의 무게가 두 배로 변경되고 벨트 풀리가 축 중앙에 위치한 경우 ④ 축 길이가 두 배로 변경되고 벨트 풀리가 축 중앙에 위치한 경우 문 10. 지름 d의 균일한 원형단면을 갖는 외팔보의 자유단 끝에 수직하중 P가 작용하고 있다. 외팔보의 단면 형상을 한 변의 길이가 d인 정사각형으로 변경할 경우, 수직하중 P에 대한 최대 처짐은 변경 전의 몇 배가 되는가? (단, 자중에 의한 영향은 무시한다) ①    ②    ③    ④   기계설계 인 책형 2 쪽 문 11. 다음 그림과 같이 피스톤 핀으로 연결된 중간저널 베어링에 120 [N]의 하중(P)이 반경방향으로 작용하고 있다. 축 지름(d)에 대한 베어링 폭()의 폭경비(  d )가 1.5이고 L  일 때, 베어링의 폭() [mm]은? (단, 축의 허용굽힘응력은 10 [N/mm2]이다)  L P P ′ ′ ①   ②   ③   ④   문 12. 취성재료의 파단인장강도 Sf ＝ 150 [MPa]일 때, 평면응력 상태에 있는  ＝ 100 [MPa],  ＝ 20 [MPa],  ＝ 30 [MPa]에 대해 최대전단응력설을 적용하여 계산된 안전계수로 가장 가까운 값은? (단, 파단전단강도(Sfs)는 파단인장강도의 0.5배이다) ① 1.5 ② 2.0 ③ 2.5 ④ 3.0 문 13. 다음 그림과 같이 동일한 리벳을 사용한 5줄 리벳 이음에서 전단 파단에 가장 취약한 리벳은? (단, 두 판은 동일한 재질이고 위판과 아래판의 두께는 각각 5 [mm], 10 [mm]이며, 인접하는 리벳의 중심간 거리는 같다) A B C D E F F   ① A와 E ② A ③ C ④ E 문 14. 압축원통 코일스프링에서 유효감김수(N)를 2N으로 변경하고, 동시에 횡탄성계수(G)가 2G인 스프링 소재로 변경하여 사용한다면 동일한 축하중에 대하여 변형량은 변경 전의 몇 배가 되는가? ① 1 ② 2 ③ 4 ④ 8 문 15. 다음 그림과 같이 도면에 표시된 흔들림 공차에 대한 설명으로 옳은 것은? A B 0.1 A － B 50 50 ① 데이텀 축직선 A-B가 중심축이고 반지름 차이가 0.1 mm인 두 동심원통 사이의 영역에 있어야 한다. ② 데이텀 축직선 A-B가 중심축이고 지름 차이가 0.1 mm인 두 동축원통 사이의 영역에 있어야 한다. ③ 데이텀 축직선 A-B가 중심축이고 반지름 차이가 0.1 mm인 두 동축원통 사이의 영역에 있어야 한다. ④ 데이텀 축직선 A-B가 중심축이고 지름 차이가 0.1 mm인 두 동심원통 사이의 영역에 있어야 한다. 문 16. 수명이 L인 롤러 베어링에 작용하는 하중(P)이 P 2 로 변경될 때, 베어링 수명은? ①  L ②    L ③    L ④  L 문 17. 원추각 인 단식 원추클러치가 있다. 원추접촉면의 평균직경 D가 400 [mm], 마찰면의 폭 b가 50 [mm], 원추접촉면의 평균 면압력 p ＝   [kgf/cm 2]일 때, 전달동력으로 가장 가까운 값 [PS]은? (단, 회전속도 N ＝ 900 [rpm]이고, 마찰계수  ＝ 0.2로 하고,  ＝ 3으로 한다) ① 19 ② 21 ③ 23 ④ 25 문 18.  평면에 응력  ＝ 10 [MPa],  ＝ 2 [MPa],  ＝ 3 [MPa]이 작용하고 있다. 축을 반시계방향으로 [rad]만큼 회전시켜 주응력 방향을 찾으려고 할 때, 로 옳은 것은? ①   tan     ② tan     ③   tan     ④ tan     문 19. 체중 60 [kgf]인 사람이 무게 20 [kgf]인 자전거를 타고 7.2 [km/h] 의 속도로 가고 있다. 지면과 자전거 바퀴 간의 마찰계수는 0.2 이고, 뒷바퀴 지름 500 [mm], 종동 스프로킷 휠의 피치지름을 100 [mm]이라 할 때, 자전거 체인에 작용하는 인장하중[kgf]은? ① 20 ② 40 ③ 60 ④ 80 문 20. 균일 원형단면을 가지는 중실축에서 축방향의 인장하중 F에 대한 강성계수를 k(F  k, 는 축방향의 변형량), 비틀림 모멘트 T에 대한 강성계수를 k (T k, 는 비틀림각)라고 할 때, 축지름(d)을 2d로 변경하면 강성계수의 곱 kk는 변경 전의 몇 배가 되는가? ① 8 ② 16 ③ 32 ④ 64