[9급 서울시 기계설계] 17년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

다음 중 결합용 나사인 것은?

사각나사

사다리꼴나사

관용나사

톱니나사

평기어의 설계에 있어 이의 간섭(interference of tooth)이 발생하지 않도록 방지하기 위한 방법으로 옳지 않은 것은?

기어와 피니언의 잇수비를 크게 한다.

기어의 이끝높이를 줄인다.

치형을 수정한다.

압력각을 크게 한다.

다음의 내구선도 중 조더버그선(Soderberg line)을 나타내는 것은? (단, $\sigma_m$은 평균응력, $\sigma_a$는 교번응력(응력진폭), $\sigma_Y$는 항복강도, $\sigma_u$는 극한강도, $\sigma_e$는 피로한도이다.)

$\dfrac{\sigma_a}{\sigma_e}+\dfrac{\sigma_m}{\sigma_u}=1$

$\dfrac{\sigma_a}{\sigma_e}+\dfrac{\sigma_m}{\sigma_Y}=1$

$\dfrac{\sigma_a}{\sigma_e}+\left(\dfrac{\sigma_m}{\sigma_u}\right)^2=1$

$\left(\dfrac{\sigma_a}{\sigma_e}\right)^2+\left(\dfrac{\sigma_m}{\sigma_Y}\right)^2=1$

칼라 베어링(collar bearing)에서 $N$은 회전 각속도[rpm], $P$는 베어링에 가해지는 축방향 힘[kgf], $Z$는 칼라의 수, $d_1$은 칼라의 안지름[mm], $d_2$는 칼라의 바깥지름[mm]일 때, 칼라 베어링의 발열계수($pv$) [kgf/mm2·m/s]는?

$pv=\dfrac{PN}{30000Z(d_2-d_1)}$

$pv=\dfrac{PN}{60000Z(d_2-d_1)}$

$pv=\dfrac{PN}{3000Z(d_2-d_1)}$

$pv=\dfrac{PN}{6000Z(d_2-d_1)}$

볼 베어링의 정격수명을 2배로 늘리려면 동 등가하중을 몇 배로 해야 하는가?

1/4

1/2

$1/\sqrt{2}$

$1/\sqrt[3]{2}$

축방향 하중 $Q$를 받는 사각나사를 죄기 위해 접선 방향으로 가해야 하는 회전력 $P$는? (단, 리드각(나선각)은 $\alpha$, 마찰각은 $\rho$이다.)

$Q\tan(\rho+\alpha)$

$Q\tan(\rho-\alpha)$

$Q\cos(\rho+\alpha)$

$Q\cos(\rho-\alpha)$

장력비가 $k$인 평행걸기 벨트전동장치가 있다. 긴장측 장력을 $T_t$, 이완측 장력을 $T_s$, 유효장력을 $T_e$라 할 때 $(T_t+T_s)/T_e$의 값은? (단, 벨트의 회전으로 인한 원심력 효과는 무시한다.)

$\dfrac{k-1}{k+1}$

$\dfrac{k+1}{k-1}$

$\dfrac{1+k}{1-k}$

$\dfrac{1-k}{1+k}$

브레이크 용량(brake capacity)에 대한 바른 정의는?

마찰계수×속도×압력

제동토크×속도

제동토크×속도감소율

마찰력×속도감소율

지름이 $d$인 중실축과 바깥지름이 $d_o$, 안지름이 $d_i$인 중공축에 대하여, 두 축에 같은 크기의 굽힘모멘트를 가했을 때 같은 크기의 굽힘응력이 발생되기 위한 $d/d_o$의 값을 A라 하자. 또한, 유사하게 두 축에 같은 크기의 비틀림모멘트를 가했을 때 같은 크기의 비틀림응력이 발생되기 위한 $d/d_o$의 값을 B라 하자. A와 B의 곱은? (단, 두 축은 동일한 재료이고, $x=d_i/d_o$라 한다.)

$\sqrt[4]{\dfrac{1}{(1-x^4)^2}}$

$\sqrt[3]{\dfrac{1}{(1-x^4)^2}}$

$\sqrt[4]{(1-x^4)^2}$

$\sqrt[3]{(1-x^4)^2}$

성크 키(묻힘 키)에서 $T$를 전달토크, $b$를 키의 폭, $l$을 키의 길이, $d$를 회전축의 지름이라 할 때, 만약 키의 전단응력과 축의 비틀림응력이 같고 동시에 $l=2d$라면 다음 중 옳은 것은?

$b=\dfrac{\pi}{8}d$

$b=\dfrac{\pi}{12}d$

$b=\dfrac{\pi}{16}d$

$b=\dfrac{\pi}{32}d$

내압을 받는 보일러의 길이 방향(축방향) 응력과 원주 방향 응력은 서로 어떤 관계에 있는가?

길이 방향의 응력은 원주 방향 응력의 2배이다.

원주 방향의 응력은 길이 방향 응력의 1/2배이다.

원주 방향의 응력은 길이 방향 응력의 2배이다.

원주 방향의 응력은 길이 방향 응력의 4배이다.

그림과 같은 무단변속 마찰차에서 원동차 A와 종동차 B의 회전수가 각각 1,200rpm, 800rpm이 되기 위한 원동차 A의 위치 $x$는? (단, 원동차와 종동차의 접촉부에서 미끄러짐이 없다고 가정하며, $D_A$=400mm이다.)

280mm

300mm

320mm

350mm

원통형 코일스프링의 스프링상수($k$)는 스프링 재료 또는 치수와 밀접한 관계를 가진다. 이 관계를 설명한 것 중 옳지 않은 것은?

재료의 전단탄성계수에 비례한다.

소선(스프링 소재) 지름의 4제곱에 비례한다.

스프링 평균지름의 제곱에 반비례한다.

코일의 유효 감김수에 반비례한다.

웜휠(worm wheel)의 축직각 모듈이 4mm이고, 웜에 대한 웜휠의 회전 각속도비가 $\dfrac{1}{20}$인 웜 기어장치가 있다. 웜이 2줄 기어일 때, 웜휠의 피치원 지름은?

5mm

10mm

80mm

160mm

원추 클러치에서 전달토크가 $T$, 평균지름이 $D_m$, 원추면의 경사각(꼭지각의 1/2)이 $\alpha$, 접촉면의 마찰계수가 $\mu$일 때 축방향으로 밀어 붙이는 힘 $P$를 구하면?

$P=\dfrac{\mu D_m}{2T}(\sin\alpha+\mu\cos\alpha)$

$P=\dfrac{\mu D_m}{2T}(\cos\alpha+\mu\sin\alpha)$

$P=\dfrac{2T}{\mu D_m}(\cos\alpha+\mu\sin\alpha)$

$P=\dfrac{2T}{\mu D_m}(\sin\alpha+\mu\cos\alpha)$

표준 V 벨트의 호칭번호 ‘B40’의 의미는?

단면이 B형이고 유효둘레가 40cm이다.

단면이 B형이고 유효둘레가 40인치이다.

단면이 B형이고 홈각도가 40°이다.

재료가 B호이고 유효둘레가 40인치이다.

그림과 같이 두께가 20mm, 폭이 100mm인 평판에 반원형 노치(notch)가 파여 있다. 평판의 양단에는 9kN의 인장하중이 작용하고 있다. 반원형 노치부분의 응력집중계수가 $K$=3.1일 때, 평판에 발생하는 최대응력은?

6.2N/mm2

9.3N/mm2

12.4N/mm2

15.5N/mm2

바깥지름이 120mm, 안지름이 80mm인 피벗 저널 베어링(pivot journal bearing)이 500rpm으로 회전하는 축을 지지한다. 베어링에 작용하는 압력이 1.5MPa로 균일하고, 마찰계수가 0.02라고 할 때, 마찰손실동력은?

$50\pi^2\,\text{W}$

$100\pi^2\,\text{W}$

$200\pi^2\,\text{W}$

$500\pi^2\,\text{W}$

지름이 $d$인 원형단면봉이 굽힘모멘트 $M$과 비틀림모멘트 $T$를 동시에 받고 있다. 전단변형에너지설을 적용하여 재료의 파손여부를 판단할 때 사용하는 유효응력(von Mises응력) $\sigma_{VM}$은?

$\sigma_{VM}=\dfrac{32}{\pi d^3}\sqrt{M^2+\dfrac{3}{2}T^2}$

$\sigma_{VM}=\dfrac{32}{\pi d^3}\sqrt{M^2+\dfrac{3}{4}T^2}$

$\sigma_{VM}=\dfrac{16}{\pi d^3}\sqrt{M^2+\dfrac{3}{2}T^2}$

$\sigma_{VM}=\dfrac{16}{\pi d^3}\sqrt{M^2+\dfrac{3}{4}T^2}$

그림과 같은 조화 밴드 브레이크에서 반시계 방향으로 회전하는 드럼을 제동하기 위한 마찰력이 $P$일 때 레버에 가해야 할 힘 $F$는 $P$의 몇 배인가?

$\dfrac{a}{l}\,\dfrac{e^{\mu\theta}-1}{e^{\mu\theta}+1}$

$\dfrac{a}{l}\,\dfrac{e^{\mu\theta}}{e^{\mu\theta}+1}$

$\dfrac{a}{l}\,\dfrac{e^{\mu\theta}+1}{e^{\mu\theta}-1}$

$\dfrac{a}{l}\,\dfrac{e^{\mu\theta}-1}{e^{\mu\theta}}$