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1[9급 지방직 기계일반] 17년 2회차
유압실린더를 사용하는 쓰레기 수거 차량 (가)의 평면 기구를 (나)와 같이 도시할 때 기구의 자유도는? (단, (나)의 검게 색칠된 부분은 하나의 링크이며, 빗금 친 원은 조인트를 나타낸다)
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해설

평면 기구의 자유도는 그뤼블러 식으로 구하며, 이 기구의 자유도는 2이다.

F=3(n−1)−2j1−j2F=3(n-1)-2j_1-j_2
링크 수 nn: 지면 1, 검은 링크 1, 버킷 1, 유압실린더 2개 각각 실린더·피스톤 로드 2개씩 4 → n=7n=7
1자유도 대우 j1j_1: 회전 조인트 6개(지면–검은 링크, 지면–아래 실린더, 아래 로드–검은 링크, 검은 링크–위 실린더, 위 로드–버킷, 검은 링크–버킷)와 실린더 내부 미끄럼 대우 2개 → j1=8j_1=8, j2=0j_2=0

F=3(7−1)−2×8=18−16=2F=3(7-1)-2\times 8=18-16=2

두 유압실린더가 각각 하나씩 독립 입력이 되어, 아래 실린더는 검은 링크(암)를, 위 실린더는 버킷을 구동하므로 입력 2개가 필요한 기구와도 일치한다.

  • 자유도 0: 구조물(움직일 수 없는 트러스)의 경우로, 실린더 신축에 따라 움직이는 이 기구와 맞지 않는다.
  • 자유도 1: 실린더 하나만으로 전체 운동이 결정되는 경우로, 독립 실린더가 둘인 이 기구보다 작다.
  • 자유도 3: 독립 입력이 셋 필요한 기구여야 하는데, 이 기구의 구동기는 유압실린더 두 개뿐이다.

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