7급 국가직 기계설계 2023년 기출문제

구름베어링에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

그림과 같이 지름 D[mm]인 풀리와 지름 d[mm]인 전동축이 평행키에 의해 결합되어 풀리에 접하는 힘 P[kg_f]가 가해진다. 키 재료의 전단강도 ${\tau }_{\mathrm{Y}}$[kg_f/mm²]와 안전계수 S를 적용하여 구한 키의 최소 길이 $l$[mm]은? (단, 키의 폭과 높이는 각각 b[mm], h[mm]이고, 키의 전단응력만을 고려한다)

그림과 같이 지름 $\mathrm{d}$[mm], 길이 $l$[mm], 탄성계수 E[N/mm²]인 양단이 단순지지된 중실축의 중앙에 하중 P[N]가 작용할 때, 축의 최대 처짐에 대한 하중비[N/mm]는? (단, 축의 자중은 무시한다)

피치원의 원주속도 5 $m/s$로 20 PS의 동력을 전달하는 헬리컬 기어에서 비틀림각이 30 °일 때, 축방향으로 작용하는 힘[kg_f]은?

동일 재질의 부재 1, 2, 3이 그림과 같은 길이로 연결되어 하중 P를 받을 때, 합쳐진 부재의 스프링 상수는? (단, 부재 1, 2, 3의 단면적은 각각 A, 2A, 3A, 탄성계수는 E이고, 부재들의 자중은 무시한다)

단면이 일정한 축에 최대 180 kN과 최소 60 kN의 인장하중이 일정한 주기로 반복적으로 작용하고 있을 때, 굿맨선(Goodman line)을 만족하기 위한 축의 최소 단면적[mm²]은? (단, 축의 항복강도는 40 MPa, 극한강도는 60 MPa, 피로한도는 30 MPa이다)

좌굴의 오일러 공식을 확장하여 원기둥의 양단 지지 조건이 다음과 같을 때, 이 원기둥의 임계 하중 크기를 작은 것부터 순서대로 바르게 나열한 것은?

ㄱ. 핀－핀 조건

ㄴ. 고정－고정 조건

ㄷ. 고정－자유단 조건

ㄹ. 고정－핀 조건

두 개의 평판 부재를 볼트와 너트로 결합하여 초기 인장력이 작용하고 있는 볼트에서 외부로부터 인장하중이 볼트의 길이 방향으로 추가로 작용하면 볼트의 인장력은 F_b, 부재의 압축력은 F_p가 된다. F_b － F_p ＝ 20 kN이고 F_b ＋ F_p ＝ 50 kN이면, 볼트의 초기 인장력[kN]은? (단, 평판 부재의 스프링 상수(k_p)볼트의 스프링 상수(k_b) ＝ 3이다)

그림과 같이 스퍼 기어의 이가 외팔보 형태로 고정되어 접선방향 하중 F_t ＝ 1 kN, 반경방향 하중 F_r ＝ 0.36 kN을 받고 있다. A, B 위치의 이 두께 t ＝ 5 mm이고, 이 폭 b ＝ 36 mm, 이 길이 L ＝ 6 mm일 때, A와 B 위치의 응력 ${\sigma }_{\mathrm{A}}$와 ${\sigma }_{\mathrm{B}}$[MPa]는? (단, 반경방향 하중이 균일한 압축응력을 발생시키며, 전단응력 및 응력집중은 무시한다)

$\underline{{\sigma }_{\mathrm{A}}}$ $\underline{{\sigma }_{\mathrm{B}}}$

축직각 모듈이 m_s이고 잇수가 Z_s인 표준 헬리컬 기어가 서로 맞물려 돌아갈 때, 피치원 지름과 치직각 압력각은? (단, 축직각 압력각은 ${\alpha }_{\mathrm{s}}$이고 비틀림각은 $\beta$이다)

피치원 지름 치직각 압력각

중심거리가 일정하고 지름이 다른 두 풀리로 동력을 전달하는 벨트의 전동방식에 대한 설명으로 옳은 것은?

기계재료의 표준인장 시험 시 얻어지는 진응력을 공칭응력 $\sigma$와 진변형률 ${\epsilon }_{\mathrm{T}}$로 나타낸 것으로 옳은 것은?

길이 500 mm, 지름 2 mm의 봉에 길이 방향으로 300 N의 인장력이 작용하여 5 mm가 늘어날 때, 공칭응력 $\sigma$[MPa], 공칭변형률 $\epsilon$[%] 및 탄성계수 E[GPa]는? (단, $\pi$ ＝ 3이다)

$\underline{\sigma }$ $\underline{\epsilon }$ $\underline{\mathrm{E}}$

세레이션(serration)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

두 축 사이의 중심거리 C[mm], 원동 풀리의 지름 D₁[mm], 종동 풀리의 지름 D₂[mm]일 때, 엇걸기와 바로걸기의 평벨트 길이 근사치의 차이 δ[mm]와 엇걸기에서의 벨트와 원동 풀리 사이의 접촉각 $\theta$[°]는?

$\underline{\delta }$ $\underline{\theta }$

그림과 같이 정지된 두 바퀴를 지지하는 차축에 총 240 N의 힘 F가 가해진다. 차축의 허용굽힘응력은 32 N/mm²일 때, 차축의 최소 지름[mm]은? (단, 모든 자중은 무시하고 반력은 바퀴 중앙에 집중하중으로 작용하며, $\pi$ ＝ 3이다)

피치 5 mm, 줄 수 2, 피치원 지름 20 mm인 웜이 500 rpm으로 회전하고 있다. 축직각 모듈 2, 잇수 50개인 웜휠의 회전속도[rpm]와 웜과 웜휠의 중심거리[mm]는?

회전속도 중심거리

유성기어장치에서 태양기어의 잇수가 24개, 유성기어의 잇수가 15개이다. 입력축과 출력축을 각각 링기어와 캐리어에 연결하고 태양기어를 고정할 때, 입력축에 대한 출력축의 각속도비는?

두께 t[mm]인 두 개의 판을 지름 d[mm]인 두 개의 리벳으로 1줄 겹치기 이음을 하고자 한다. 그림과 같이 판이 전단 파괴되는 경우와 리벳이 전단 파괴되는 경우의 하중 W가 같도록 할 때, 리벳의 지름 d[mm]는? (단, 리벳과 판은 같은 재질이고, 리벳 이음의 피치와 마진은 각각 p[mm], e[mm]이다)

그림과 같은 밴드 브레이크에서 레버에 힘 ${\mathrm{F}}_a$ ＝ 100 N을 가하여 시계방향으로 회전하는 드럼을 제동할 때, 브레이크의 제동토크[Nㆍm]는? (단, L ＝ 300 mm, c ＝ 30 mm, r ＝ 100 mm, ${\mathrm{e}}^{\mu \theta }$ ＝ 4.11이고, $\mu$는 마찰계수, $\theta$는 접촉각이다)

다음과 같이 회전하는 두 개의 원통 마찰차 A, B가 각각 두 개의 미끄럼 베어링으로 지지되어 있다. 원통 마찰차 A를 P ＝ 800 kg_f의 힘으로 밀어서 회전력 F ＝ 600 kg_f을 전달하고 있다. 회전속도가 600 rpm일 때, 각 베어링에 작용하는 최대 발열계수[kg_f/mm²ㆍm/s]는? (단, 미끄럼 베어링과 접촉하는 저널의 길이는 25 mm, $\pi$ ＝ 3, 그림의 치수 단위는 mm이고, 자중은 무시한다)

원형 중실축에 굽힘모멘트와 비틀림모멘트가 동시에 작용하여 상당 비틀림모멘트가 상당 굽힘모멘트보다 2배 크다고 가정한다. 상당 굽힘모멘트와 상당 비틀림모멘트로 구한 지름이 각각 d_Me와 d_Te일 때, d_Me : d_Te는? (단, 허용굽힘응력은 허용전단응력보다 3배 크다)

3가닥의 V 벨트를 사용하여 벨트속도 5 m/s 로 운전할 때 전달할 수 있는 최대동력[kW]은? (단, 상당 마찰계수 ${\mu }^{\prime }$ ＝ 0.5, 접촉각 $\theta$ ＝ 2 rad, 벨트 한 가닥의 허용인장력은 100 N, e ＝ 3, 원심력과 보정계수는 고려하지 않는다)

지름이 d로 일정한 중실축이 1,000 rpm으로 27 kW의 동력을 기어 1에 H₁ ＝ 15 kW, 기어 2에 H₂ ＝ 12 kW의 동력을 전달한다. 축의 허용 전단응력이 90 MPa일 때, 축의 최소 지름 d[mm]는? (단, $\pi$ ＝ 3이다)

지름 100 mm의 축은 길이 100 mm, 반지름 방향의 틈새 0.05 mm인 저널 베어링에 지지되어 있다. 축은 600 rpm으로 회전하며, 반지름 방향의 하중 500 N, 오일의 절대점도 10 mPaㆍs일 때, 페트로프(Petroff)식을 이용한 베어링 마찰계수는? (단, $\pi$ ＝ 3이다)