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1[9급 지방직 기계설계] 17년 2회차
그림과 같이 지름 40mm인 두 축이 플랜지커플링에 의해 연결되어 최대 9,600kgfㆍmm의 토크를 전달한다. 커플링이 허용전단응력 2kgf/mm2인 M5 볼트로 체결되어 있을 때, 토크 전달에 필요한 볼트의 최소 개수는? (단, 전달동력 계산은 볼트의 전단강도만 고려하고, π=3.0, M5 볼트 나사부 골지름은 4.0mm로 한다)
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해설

필요한 볼트 수는 최소 5개이다.

그림에서 볼트 중심 간 치수(볼트 피치원 지름)는 160 mm 이므로 볼트는 반지름 80 mm 위치에서 전단력을 받는다.
볼트 1개의 단면적: A=π4d12=3.04×4.02=12 mm2A=\dfrac{\pi}{4}d_1^2=\dfrac{3.0}{4}\times 4.0^2=12\,\mathrm{mm^2}
볼트 1개의 전단력: F=τA=2×12=24 kgfF=\tau A=2\times 12=24\,\mathrm{kgf}

볼트 1개가 전달하는 토크: 24×80=1920 kgf⋅mm24\times 80=1920\,\mathrm{kgf\cdot mm}
n=96001920=5n=\dfrac{9600}{1920}=5

  • 3개, 4개: 전달 가능 토크가 각각 5760, 7680 kgf·mm 로 요구 토크에 못 미친다.
  • 6개: 토크는 충분하지만 최소 개수가 아니다.

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