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1[국회직 9급 기계설계] 23년 1회차
미끄럼이 없는 평기어가 있다. 반지름이 R1\mathbf{R_{1}}인 기어는 시계 방향으로 회전하며 ω1\mathbf{\omega_{1}}의 각속도를 가진다. 반지름이 R3\mathbf{R_{3}}인 기어의 각속도의 방향과 크기는? (단, R1=2R2=13R3\mathbf{R_{1} = 2 R_{2} = \frac{1}{3} R_{3}}의 관계가 있다)
문제 이미지
1
방향 시계 반대 방향 / 크기 13ω1\frac{1}{3} \omega_{1}
2
방향 시계 반대 방향 / 크기 3ω13 \omega_{1}
3
방향 시계 반대 방향 / 크기 6ω16 \omega_{1}
4
방향 시계 방향 / 크기 13ω1\frac{1}{3} \omega_{1}
5
방향 시계 방향 / 크기 3ω13 \omega_{1}
해설

반지름 R3R_3 기어는 시계 방향으로 13ω1\dfrac{1}{3}\omega_1의 각속도로 회전한다.

외접 기어는 맞물릴 때마다 회전 방향이 바뀌므로, 기어 세 개를 거치면 첫 기어와 같은 방향이 된다. 크기는 미끄럼이 없어 접촉점의 원주속도가 모두 같은 데서 구한다.

공식: R1ω1=R2ω2=R3ω3R_1\omega_1=R_2\omega_2=R_3\omega_3
대입: ω3=R1R3ω1\omega_3=\dfrac{R_1}{R_3}\omega_1
결과: ω3=13ω1\omega_3=\dfrac{1}{3}\omega_1

  • 시계 반대 방향 13ω1\dfrac{1}{3}\omega_1는 크기는 맞지만 방향을 가운데 기어와 같게 잡았다.
  • 시계 반대 방향 3ω13\omega_1는 방향이 반대이고 반지름비도 뒤집혀 있다.
  • 시계 반대 방향 6ω16\omega_1는 방향이 반대이고 R3/R2R_3/R_2를 곱한 크기이다.
  • 시계 방향 3ω13\omega_1는 방향은 맞지만 큰 기어가 더 빠르게 도는 값이라 성립하지 않는다.

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