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1[기계설계산업기사 필기] 17년 3회차
폭(b)×높이(h)=10mm×8mm인 묻 힘 키가 전동축에 고정되어 0.25 kNㆍm의 토크를 전달 할 때, 축지름은 약 몇 mm 이상이어야 하는가? (단, 키의 허용 전단응력은 36MPa 이며, 키의 길이는 47mm이다.)
1
29.6
2
35.3
3
41.7
4
50.2
해설

축지름은 약 29.6 mm 이상이어야 한다.

키(키웨이)는 축과 허브 사이에서 토크를 전달하는 부품으로, 허용 전단응력을 초과하지 않아야 한다. 키의 전단응력은 τ=FA\tau = \frac{F}{A}로 정의되며, 토크 전달 조건에서 T=F×d2T = F \times \frac{d}{2}이므로 F=2TdF = \frac{2T}{d}이다. 여기서 키의 전단면적은 A=b×lA = b \times l(폭 × 길이)이므로,
τ=2Td×b×l\tau = \frac{2T}{d \times b \times l}

허용 전단응력 조건 τ≤τallow\tau \leq \tau_{allow}에서 축지름을 구하면
d≥2Tb×l×τallowd \geq \frac{2T}{b \times l \times \tau_{allow}}
주어진 값을 대입하면:
d≥2×0.25×10610×47×36=50000016920≈29.55 mmd \geq \frac{2 \times 0.25 \times 10^6}{10 \times 47 \times 36} = \frac{500000}{16920} \approx 29.55 \text{ mm}

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