[9급 서울시 기계설계] 19년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

<보기>에서 $a-a'$으로 자른 단면의 면적이 A인 원통형 시편에 인장하중 $F$가 작용할 때, 단면과 $\theta$의 각을 이루는 경사진 단면에 발생하는 최대전단응력 $\tau_{\max}$와 그때의 각도 $\theta$를 옳게 짝지은 것은?
<보기>

$\tau_{\max}=\frac{\sqrt{3}\,\mathrm{F}}{2\mathrm{A}}$ 및 $\theta=30^\circ$

$\tau_{\max}=\frac{\mathrm{F}}{2\mathrm{A}}$ 및 $\theta=30^\circ$

$\tau_{\max}=\frac{\sqrt{2}\,\mathrm{F}}{2\mathrm{A}}$ 및 $\theta=45^\circ$

$\tau_{\max}=\frac{\mathrm{F}}{2\mathrm{A}}$ 및 $\theta=45^\circ$

압착기(presser), 바이스(vise) 등과 같이 하중의 작용 방향이 항상 같은 경우에 사용되는 나사의 종류는?

톱니 나사(buttless screw thread)

사각 나사(square thread)

사다리꼴 나사(trapezoidal screw thread)

둥근 나사(round thread)

토크가 60,000kgf·mm인 지름 60mm의 축에 장착한 성크키(sunk key)의 폭이 10mm, 길이가 50mm일 때, 키에 발생하는 전단응력[kgf/mm2]은?

3

4

5

6

400rpm으로 2.0kW를 전달하고 있는 축에 발생하는 비틀림모멘트[kgf·mm]는?

48,700

4,870

487

48.7

내압을 받는 내경 1,200mm의 보일러 용기를 두께 12mm 강판을 사용하여 리벳이음으로 설계하고자 한다. 강판의 허용인장응력이 10kgf/mm2, 리벳이음의 효율이 0.5일 때 보일러 용기의 최대 설계내압[N/m2]은? (단, 판의 부식 등 주어지지 않은 조건은 고려하지 않으며, 중력가속도는 9.8m/s2이다.)

$19.6\times10^{5}$

$19.6\times10^{6}$

$9.8\times10^{5}$

$9.8\times10^{6}$

<보기>와 같이 원추마찰차 A, B가 두 축의 사이각 $\theta=120^\circ$로 외접하여 회전하고 있다. 회전비 $i\left(=\frac{\omega_B}{\omega_A}\right)$가 2일 때 <보기>에서 $\alpha$와 $\beta$의 값으로 옳은 것은?
<보기>

$\alpha=60^\circ$, $\beta=60^\circ$

$\alpha=30^\circ$, $\beta=90^\circ$

$\alpha=45^\circ$, $\beta=75^\circ$

$\alpha=90^\circ$, $\beta=30^\circ$

기어의 치형곡선 중 사이클로이드 치형과 인벌류트 치형을 비교한 설명으로 가장 옳은 것은?

사이클로이드 치형은 2개의 치형곡선으로 구성된다.

사이클로이드 치형은 추력이 크다.

인벌류트 치형은 굽힘강도가 약하다.

인벌류트 치형은 중심거리의 정확성을 요구한다.

밴드 브레이크에서 긴장측 장력이 480kgf이고, 밴드 두께가 2mm, 밴드 폭이 12mm, 길이가 100mm일 때 생기는 인장응력[kgf/mm2]은?

2.4

2

24

20

판의 폭이 60mm이고, 두께가 10mm, 스팬이 600mm인 양단 지지형 겹판스프링이 있다. 중앙집중하중 1,200kgf를 지지하려면 몇 장의 판이 필요한가? (단, 재료의 허용응력은 30kgf/mm2이며 판 사이의 마찰 및 죔폭은 고려하지 않는다.)

3장

4장

5장

6장

1,600kgf의 베어링 하중을 지지하고 회전속도 300rpm으로 회전하는 끝저널 베어링의 최소 지름[mm]과 폭[mm]은? (단, 허용베어링압력은 0.5kgf/mm2, 폭지름비 $\ell/\mathrm{d}=2$로 한다.)
베어링의 지름　폭

35　70

40　80

45　90

50　100

<보기>와 같이 등분포하중을 받는 단순보가 있다. 이 보가 원형 단면일 때의 최대처짐량을 $\delta_A$, 정사각형 단면일 때의 최대처짐량을 $\delta_B$라 할 때 $\frac{\delta_A}{\delta_B}$의 값은? (단, 보의 재질 및 단면의 넓이는 두 경우 모두 동일하다.)
<보기>

$\frac{\pi^2}{4}$

$\frac{\pi}{4}$

$\frac{\pi^2}{3}$

$\frac{\pi}{3}$

<보기>와 같은 단식 블록 브레이크($a$=900mm, $b$=80mm, $c$=50mm, $\mu$=0.2)가 있다. 레버 끝에 힘 $F$=15kgf를 가할 때의 제동토크[kgf·mm]는? (단, 드럼의 지름은 400mm이다.)
<보기>

4,000

5,000

6,000

7,000

비틀림모멘트($T$)와 굽힘모멘트($M$)를 동시에 작용받는 중실축에서 상당굽힘모멘트($M_e$)를 고려한 축의 지름($d$)을 구하고자 한다. 이때 $M_e$와 $d$를 구하는 식으로 가장 옳은 것은?
$M_e$　$d$

$\frac{1}{2}(T+\sqrt{M^2+T^2})$　$\sqrt[3]{\frac{32M_e}{\pi\sigma_a}}$

$\frac{1}{2}(T+\sqrt{M^2+T^2})$　$\sqrt[3]{\frac{16M_e}{\pi\sigma_a}}$

$\frac{1}{2}(M+\sqrt{M^2+T^2})$　$\sqrt[3]{\frac{32M_e}{\pi\sigma_a}}$

$\frac{1}{2}(M+\sqrt{M^2+T^2})$　$\sqrt[3]{\frac{16M_e}{\pi\sigma_a}}$

피아노선으로 만든 코일 스프링에 하중 5kgf가 작용할 때 처짐이 10mm가 되는 스프링의 유효권수는? (단, 소선의 지름은 6mm, 코일 평균지름은 60mm, 가로탄성계수는 $8.0\times10^{3}$kgf/mm2이다.)

10회

11회

12회

13회

<보기>에서 인장력 15kN이 작용할 때 지름 10mm인 리벳 단면에서 발생하는 전단응력[MPa]은? (단, $\pi$=3으로 계산한다.)
<보기>

200

250

300

350

원주속도 2m/s로 5kW의 동력을 전달하기 위해 필요한 마찰차(friction wheel)를 누르는 힘의 최솟값[kN]은? (단, 마찰계수는 0.25이다.)

1

4

10

40

200mm의 중심거리를 가지고 외접하여 회전하는 표준기어 한 쌍의 잇수가 각각 60, 20일 경우 이 표준기어의 모듈은?

3

4

5

6

벨트장치에서 원동풀리의 지름 300mm, 종동풀리의 지름 500mm, 축간거리 1.5m인 벨트를 엇걸기할 때와 평행걸기할 때의 길이 차이를 계산한 값[mm]은?

50

100

150

200

스프로켓 휠의 잇수 $Z_1$, $Z_2$, 축간거리 $C$, 체인의 피치 $p$일 때 롤러 체인의 길이를 구하는 식으로 가장 옳은 것은?

$\left[\frac{Z_1+Z_2}{2}+\frac{2C}{p}+\frac{0.0257p}{C}(Z_1-Z_2)^2\right]p$

$\left[\frac{Z_1+Z_2}{2}+\frac{p}{2C}+\frac{0.0257p}{C}(Z_1-Z_2)^2\right]p$

$\left[\frac{Z_1+Z_2}{2}+\frac{2C}{p}+\frac{0.0257p}{C}(Z_1-Z_2)^2\right]$

$\left[\frac{Z_1+Z_2}{2}+\frac{p}{2C}+\frac{0.0257p}{C}(Z_1-Z_2)^2\right]$

연성재질의 부재에 주응력 $\sigma_1$=40MPa, $\sigma_2$=0MPa, $\sigma_3$=−40MPa이 작용하고 있다. 재료의 항복강도는 $\sigma_Y=120\sqrt{3}$MPa로 압축항복강도와 인장항복강도의 크기는 같다. Von Mises 이론에 따라 계산한 안전계수 S(safety factor)는?

3

2

$\sqrt{3}$

$\sqrt{2}$