18년 2회차

총 20문항 · 객관식 · A4 약 1장

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9급 서울시 기계설계 기출문제모두CBT · moducbt.com

18년 2회차

총 20문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

지름

d

, 길이

l

, 단면 2차 모멘트

I

인 연강축의 양쪽 끝이 단순지지되어 있고, 축의 중앙에 집중하중

P

가 작용하고 있을 때 자중을 고려한 축의 위험속도를 구하고자 할 때 가장 옳지 않은 것은? (단, 연강의 세로탄성계수는

E

, 단위길이에 대한 무게는

w

, 중력가속도는

g

이다.)

1축의 자중에 의한 최대 처짐량

\delta_o = \frac{5wl^4}{384EI}

[mm]

2집중하중에 의한 축의 중앙점에서의 처짐량

\delta = \frac{Pl^3}{48EI}

[mm]

3자중에 의한 위험 속도

N_o = \frac{1}{\pi}\sqrt{\frac{g}{\delta_o}}

[rpm]

4축의 위험속도

N_c = \sqrt{\frac{(N_o \cdot N)^2}{N_o^2 + N^2}}

[rpm] (

N

은 집중하중에 의한 축의 위험속도)

문제 2

3m/s로 8PS를 전달하는 벨트 전동장치에서 필요한 벨트의 유효장력[kg_f]은?

1150

2200

3250

4300

문제 3

다판 클러치에서 접촉면 안지름이 100mm, 바깥지름이 300mm, 접촉면압이 0.01kg_f/mm²인 경우 60,000kg_f·mm의 토크를 전달하기 위한 접촉면수는? (단, 마찰계수는 0.2이고

\pi

=3으로 한다.)

문제 4

400rpm으로 회전하는 축으로부터 3,000N의 하중을 받는 끝저널 베어링에서 압력속도계수가

pv

=0.2N/mm²·m/s일 때 저널의 길이[mm]는?

100\pi

120\pi

150\pi

190\pi

문제 5

<보기>와 같이 용접 사이즈(치수)가

f

[mm], 용접부의 길이가

l

[mm], 인장 하중이

F

[N]인 전면 필릿 용접에서 발생하는 전단응력을

\tau_1

[N/mm²]이라 할 때, 동일한 조건에서 용접 사이즈

f

와 길이

l

을 각각 두 배로 할 때 발생하는 전단응력

\tau_2

[N/mm²]와의 비(

\frac{\tau_2}{\tau_1}

)는?

<보기>

\frac{1}{4}

\frac{1}{2}

문제 6

동일 평면 내에서 원동차와 종동차가 교차하여 동력을 전달하는 외접 원추마찰차에서 회전속도비가

i = \frac{\omega_2}{\omega_1}

으로 정의될 때, 두 축이 이루는 축각이

\delta_s = \delta_1 + \delta_2

인 경우 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

구분	평균지름 [mm]	각속도 [rad/s]	원추각[deg., 꼭지각의 $\frac{1}{2}$ ]
원동차	$D_1$	$\omega_1$	$\delta_1$
종동차	$D_2$	$\omega_2$	$\delta_2$

<보기>
ㄱ. 원동차의 원추각

\tan\delta_1 = \frac{\sin\delta_s}{\cos\delta_s + \frac{1}{i}}

이다.
ㄴ. 회전속도비

i = \frac{D_1}{D_2} = \frac{\sin\delta_1}{\sin\delta_2}

이다.
ㄷ.

\delta_s = \delta_1 + \delta_2 = 90^\circ

일 경우 회전속도비

i = \tan\delta_1 = \frac{1}{\tan\delta_2}

이다.

1ㄱ, ㄴ

2ㄱ, ㄷ

3ㄴ, ㄷ

4ㄱ, ㄴ, ㄷ

문제 7

서로 맞물리는 기어의 두 축이 만나지도 평행하지도 않는 기어의 종류에 해당하는 것은?

1스퍼 기어

2베벨 기어

3헬리컬 기어

4웜 기어

문제 8

유량 3m³/s, 유속 4m/s인 액체 수송관의 안지름[m]은? (단,

\pi

=3으로 계산한다.)

10.5

20.75

31.0

41.25

문제 9

판재의 인장강도가 200MPa이고 두께가 11mm인 강판과, 전단강도가 150MPa인 리벳을 이용하여 안지름이 2m인 보일러 용기를 양쪽덮개판 2줄 맞대기 리벳이음으로 제작하려고 한다. 보일러의 허용 내부압력은? (단, 안전계수

S

는 5이고 부식상수

C

는 1mm이며, 강판효율은 0.732, 리벳효율은 0.6이다.)

10.24kPa

20.24MPa

30.29kPa

40.29MPa

문제 10

스프로킷 휠의 피치가 30mm, 잇수가 48개, 200rpm으로 회전하는 원동축 체인의 평균속도[m/s]는?

12.4

24.8

36.2

48.6

문제 11

회전력과 접선속도로부터 동력을 구할 때 사용하는 수식들로 가장 옳지 않은 것은?

H[\mathrm{kW}] = \frac{P[\mathrm{kg_f}] \times v[\mathrm{m/s}]}{102}

H[\mathrm{kW}] = \frac{P[\mathrm{N}] \times v[\mathrm{m/s}]}{1000}

H[\mathrm{PS}] = \frac{P[\mathrm{kg_f}] \times v[\mathrm{m/s}]}{750}

H[\mathrm{PS}] = \frac{P[\mathrm{N}] \times v[\mathrm{m/s}]}{735.5}

문제 12

300rpm으로 3PS의 동력을 전달하는 회전축을 원추 브레이크로 제동하고자 한다. 마찰면의 평균지름은

D_m

[mm]이고, 원추 반각은

\alpha

이며 접촉면의 마찰계수는

\mu

일 때, 축방향으로 가해야 할 하중

Q

[kg_f]를 계산하는 가장 옳은 수식은?

Q = \frac{7162}{(\frac{\mu}{\sin\alpha} \times \frac{D_m}{2})}

Q = \frac{7162}{(\frac{\mu}{\cos\alpha} \times \frac{D_m}{2})}

Q = \frac{9740}{(\frac{\mu}{\sin\alpha} \times \frac{D_m}{2})}

Q = \frac{9740}{(\frac{\mu}{\cos\alpha} \times \frac{D_m}{2})}

문제 13

헬리컬기어의 치수가 <보기>와 같을 때 축직각 모듈(

m_s

)과 치직각 모듈(

m_n

)은?

<보기>

구분	치수
피치원 지름( $D_s$ )	280mm
잇수( $Z_s$ )	70개
비틀림 각( $\beta$ )	30°

m_s = \frac{2}{\sqrt{3}},\quad m_n = 2

m_s = 2\sqrt{3},\quad m_n = 4

m_s = 4,\quad m_n = 2\sqrt{3}

m_s = 2,\quad m_n = \frac{2}{\sqrt{3}}

문제 14

저널 직경이 100mm, 회전수 600rpm, 작용하중 2,500kg_f인 베어링의 마찰계수가

\mu

=0.01일 때, 베어링의 마찰 손실마력[PS]은? (단,

\pi

는 3으로 한다.)

310

4100

문제 15

기준치수에 대한 구멍의 공차가

\phi 62_{0}^{+0.08}

, 축의 공차가

\phi 62_{-0.08}^{+0.03}

일 때 최대 죔새는? (단, 모든 단위는 mm이다.)

10.03

20.08

30.16

40.92

문제 16

사각나사 효율(

\eta

)에 대한 설명으로 가장 옳은 것은? (단,

\rho

는 마찰각,

\lambda

는 리드각이다.)

\eta = \frac{\text{마찰이 있는 경우의 회전력}}{\text{마찰이 없는 경우의 회전력}}

\eta = \frac{\tan(\rho + \lambda)}{\tan\lambda}

\eta_{\max} = \tan^2(45^\circ - \frac{\rho}{2})

(

\eta_{\max}

: 최대효율)

4자립상태를 유지하는 사각나사의 효율은 50% 이상이다.

문제 17

두 축의 중심거리가 1,000mm이고, 지름이 각각 200mm, 400mm인 두 풀리 간에 바로걸기 평벨트를 감을 경우, 벨트의 길이[mm]로 가장 옳은 것은? (단,

\pi

=3으로 계산한다.)

12,900

22,910

32,920

42,930

문제 18

미끄럼 베어링과 구름 베어링의 특징을 비교한 것으로 가장 옳지 않은 것은?

	특징항목	미끄럼 베어링	구름 베어링
①	충격흡수	유막에 의한 감쇠력이 우수하다.	감쇠력이 작아 충격흡수력이 작다.
②	운전속도	공진속도 이내에서만 운전하여야 한다.	공진속도를 지나 운전할 수 있다.
③	기동토크	유막형성이 늦는 경우 기동토크가 크다.	기동토크가 작다.
④	강성	작다.	크다.

1충격흡수 / 유막에 의한 감쇠력이 우수하다. / 감쇠력이 작아 충격흡수력이 작다.

2운전속도 / 공진속도 이내에서만 운전하여야 한다. / 공진속도를 지나 운전할 수 있다.

3기동토크 / 유막형성이 늦는 경우 기동토크가 크다. / 기동토크가 작다.

4강성 / 작다. / 크다.

문제 19

스프링의 종류 중, 봉재를 비틀어 스프링으로 사용하는 것으로, 큰 에너지를 축적할 수 있고 경량이며 간단한 형상을 갖는 것은?

1코일 스프링

2판 스프링

3공기 스프링

4토션 바

문제 20

타이밍 벨트 전동 장치의 일반적인 특성으로 가장 옳지 않은 것은?

1광범위한 전동 속도를 갖는다.

2엇걸기로만 가능하고 충격을 잘 흡수하지 못한다.

3미끄럼이 일어나지 않고 정확한 회전비와 높은 전동 효율을 얻을 수 있다.

4벨트의 큰 장력이 필요 없으므로 베어링에 걸리는 부하가 작고 축의 지름도 최소로 할 수 있다.

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18년 2회차

총 20문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

지름

d

, 길이

l

, 단면 2차 모멘트

I

인 연강축의 양쪽 끝이 단순지지되어 있고, 축의 중앙에 집중하중

P

가 작용하고 있을 때 자중을 고려한 축의 위험속도를 구하고자 할 때 가장 옳지 않은 것은? (단, 연강의 세로탄성계수는

E

, 단위길이에 대한 무게는

w

, 중력가속도는

g

이다.)

1축의 자중에 의한 최대 처짐량

\delta_o = \frac{5wl^4}{384EI}

[mm]

2집중하중에 의한 축의 중앙점에서의 처짐량

\delta = \frac{Pl^3}{48EI}

[mm]

3자중에 의한 위험 속도

N_o = \frac{1}{\pi}\sqrt{\frac{g}{\delta_o}}

[rpm]

4축의 위험속도

N_c = \sqrt{\frac{(N_o \cdot N)^2}{N_o^2 + N^2}}

[rpm] (

N

은 집중하중에 의한 축의 위험속도)

문제 2

3m/s로 8PS를 전달하는 벨트 전동장치에서 필요한 벨트의 유효장력[kg_f]은?

1150

2200

3250

4300

문제 3

\pi

=3으로 한다.)

문제 4

400rpm으로 회전하는 축으로부터 3,000N의 하중을 받는 끝저널 베어링에서 압력속도계수가

pv

=0.2N/mm²·m/s일 때 저널의 길이[mm]는?

100\pi

120\pi

150\pi

190\pi

문제 5

<보기>와 같이 용접 사이즈(치수)가

f

[mm], 용접부의 길이가

l

[mm], 인장 하중이

F

[N]인 전면 필릿 용접에서 발생하는 전단응력을

\tau_1

[N/mm²]이라 할 때, 동일한 조건에서 용접 사이즈

f

와 길이

l

을 각각 두 배로 할 때 발생하는 전단응력

\tau_2

[N/mm²]와의 비(

\frac{\tau_2}{\tau_1}

)는?

<보기>

\frac{1}{4}

\frac{1}{2}

문제 6

동일 평면 내에서 원동차와 종동차가 교차하여 동력을 전달하는 외접 원추마찰차에서 회전속도비가

i = \frac{\omega_2}{\omega_1}

으로 정의될 때, 두 축이 이루는 축각이

\delta_s = \delta_1 + \delta_2

인 경우 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

구분	평균지름 [mm]	각속도 [rad/s]	원추각[deg., 꼭지각의 $\frac{1}{2}$ ]
원동차	$D_1$	$\omega_1$	$\delta_1$
종동차	$D_2$	$\omega_2$	$\delta_2$

<보기>
ㄱ. 원동차의 원추각

\tan\delta_1 = \frac{\sin\delta_s}{\cos\delta_s + \frac{1}{i}}

이다.
ㄴ. 회전속도비

i = \frac{D_1}{D_2} = \frac{\sin\delta_1}{\sin\delta_2}

이다.
ㄷ.

\delta_s = \delta_1 + \delta_2 = 90^\circ

일 경우 회전속도비

i = \tan\delta_1 = \frac{1}{\tan\delta_2}

이다.

1ㄱ, ㄴ

2ㄱ, ㄷ

3ㄴ, ㄷ

4ㄱ, ㄴ, ㄷ

문제 7

서로 맞물리는 기어의 두 축이 만나지도 평행하지도 않는 기어의 종류에 해당하는 것은?

1스퍼 기어

2베벨 기어

3헬리컬 기어

4웜 기어

문제 8

유량 3m³/s, 유속 4m/s인 액체 수송관의 안지름[m]은? (단,

\pi

=3으로 계산한다.)

10.5

20.75

31.0

41.25

문제 9

S

는 5이고 부식상수

C

는 1mm이며, 강판효율은 0.732, 리벳효율은 0.6이다.)

10.24kPa

20.24MPa

30.29kPa

40.29MPa

문제 10

스프로킷 휠의 피치가 30mm, 잇수가 48개, 200rpm으로 회전하는 원동축 체인의 평균속도[m/s]는?

12.4

24.8

36.2

48.6

문제 11

회전력과 접선속도로부터 동력을 구할 때 사용하는 수식들로 가장 옳지 않은 것은?

H[\mathrm{kW}] = \frac{P[\mathrm{kg_f}] \times v[\mathrm{m/s}]}{102}

H[\mathrm{kW}] = \frac{P[\mathrm{N}] \times v[\mathrm{m/s}]}{1000}

H[\mathrm{PS}] = \frac{P[\mathrm{kg_f}] \times v[\mathrm{m/s}]}{750}

H[\mathrm{PS}] = \frac{P[\mathrm{N}] \times v[\mathrm{m/s}]}{735.5}

문제 12

300rpm으로 3PS의 동력을 전달하는 회전축을 원추 브레이크로 제동하고자 한다. 마찰면의 평균지름은

D_m

[mm]이고, 원추 반각은

\alpha

이며 접촉면의 마찰계수는

\mu

일 때, 축방향으로 가해야 할 하중

Q

[kg_f]를 계산하는 가장 옳은 수식은?

Q = \frac{7162}{(\frac{\mu}{\sin\alpha} \times \frac{D_m}{2})}

Q = \frac{7162}{(\frac{\mu}{\cos\alpha} \times \frac{D_m}{2})}

Q = \frac{9740}{(\frac{\mu}{\sin\alpha} \times \frac{D_m}{2})}

Q = \frac{9740}{(\frac{\mu}{\cos\alpha} \times \frac{D_m}{2})}

문제 13

헬리컬기어의 치수가 <보기>와 같을 때 축직각 모듈(

m_s

)과 치직각 모듈(

m_n

)은?

<보기>

구분	치수
피치원 지름( $D_s$ )	280mm
잇수( $Z_s$ )	70개
비틀림 각( $\beta$ )	30°

m_s = \frac{2}{\sqrt{3}},\quad m_n = 2

m_s = 2\sqrt{3},\quad m_n = 4

m_s = 4,\quad m_n = 2\sqrt{3}

m_s = 2,\quad m_n = \frac{2}{\sqrt{3}}

문제 14

저널 직경이 100mm, 회전수 600rpm, 작용하중 2,500kg_f인 베어링의 마찰계수가

\mu

=0.01일 때, 베어링의 마찰 손실마력[PS]은? (단,

\pi

는 3으로 한다.)

310

4100

문제 15

기준치수에 대한 구멍의 공차가

\phi 62_{0}^{+0.08}

, 축의 공차가

\phi 62_{-0.08}^{+0.03}

일 때 최대 죔새는? (단, 모든 단위는 mm이다.)

10.03

20.08

30.16

40.92

문제 16

사각나사 효율(

\eta

)에 대한 설명으로 가장 옳은 것은? (단,

\rho

는 마찰각,

\lambda

는 리드각이다.)

\eta = \frac{\text{마찰이 있는 경우의 회전력}}{\text{마찰이 없는 경우의 회전력}}

\eta = \frac{\tan(\rho + \lambda)}{\tan\lambda}

\eta_{\max} = \tan^2(45^\circ - \frac{\rho}{2})

(

\eta_{\max}

: 최대효율)

4자립상태를 유지하는 사각나사의 효율은 50% 이상이다.

문제 17

두 축의 중심거리가 1,000mm이고, 지름이 각각 200mm, 400mm인 두 풀리 간에 바로걸기 평벨트를 감을 경우, 벨트의 길이[mm]로 가장 옳은 것은? (단,

\pi

=3으로 계산한다.)

12,900

22,910

32,920

42,930

문제 18

미끄럼 베어링과 구름 베어링의 특징을 비교한 것으로 가장 옳지 않은 것은?

	특징항목	미끄럼 베어링	구름 베어링
①	충격흡수	유막에 의한 감쇠력이 우수하다.	감쇠력이 작아 충격흡수력이 작다.
②	운전속도	공진속도 이내에서만 운전하여야 한다.	공진속도를 지나 운전할 수 있다.
③	기동토크	유막형성이 늦는 경우 기동토크가 크다.	기동토크가 작다.
④	강성	작다.	크다.

1충격흡수 / 유막에 의한 감쇠력이 우수하다. / 감쇠력이 작아 충격흡수력이 작다.

2운전속도 / 공진속도 이내에서만 운전하여야 한다. / 공진속도를 지나 운전할 수 있다.

3기동토크 / 유막형성이 늦는 경우 기동토크가 크다. / 기동토크가 작다.

4강성 / 작다. / 크다.

문제 19

스프링의 종류 중, 봉재를 비틀어 스프링으로 사용하는 것으로, 큰 에너지를 축적할 수 있고 경량이며 간단한 형상을 갖는 것은?

1코일 스프링

2판 스프링

3공기 스프링

4토션 바

문제 20

타이밍 벨트 전동 장치의 일반적인 특성으로 가장 옳지 않은 것은?

1광범위한 전동 속도를 갖는다.

2엇걸기로만 가능하고 충격을 잘 흡수하지 못한다.

3미끄럼이 일어나지 않고 정확한 회전비와 높은 전동 효율을 얻을 수 있다.

4벨트의 큰 장력이 필요 없으므로 베어링에 걸리는 부하가 작고 축의 지름도 최소로 할 수 있다.