9급 국가직 기계설계 2010년 기출문제

그림과 같은 스프링 장치에 질량 W의 물체를 매달 때, 물체의 처짐량 [mm]은?

(단, k₁ ＝ k₂ ＝ 100 N/mm, k₃ ＝ 50 N/mm, W ＝ 200 kg이다)

어떤 하중이 작용되고 있는 기계장치의 부품이 인장응력 60 MPa, 전단응력 40 MPa을 받고 있다. 이 부품의 소재가 전단응력에 의해 파괴되는 응력이 120 MPa이면, 최대전단응력설의 관점에서 볼 때, 받을 수 있는 최대 하중은 작용되고 있는 하중의 몇 배인가?

아래 그림은 겹치기 용접에 의한 양면 이음을 나타낸다. 작용하중 F ＝ 50000 N, 용접선의 허용인장응력 50 N/mm², t ＝ 10 mm 일 때, 필요한 용접선의 최소길이 l [mm]은?

평행키(parallel key)가 설치되어 있는 축의 운전조건을 변경하여 축의 회전수를 4배로 하려고 할 때, 같은 동력을 전달하기 위한 최소 키 폭은 현재 키 폭의 몇 배인가? (단, 키 폭을 제외한 키의 다른 형상 치수는 동일하다)

교차각 30°인 유니버설(universal) 커플링 원동축(구동축)의 회전수는 1000 rpm, 전달 토크는 20 N·m일 때, 종동축 전달 토크 [N·m]의 범위로 옳은 것은?

(단, cos30° ＝ 0.866, sin30° ＝ 0.5, tan30° ＝ 0.577로 한다)

체인전동에서 스프로킷 휠(sprocket wheel)의 회전반지름에 관한 설명으로 옳은 것은?

잇수가 각각 Z₁ ＝ 11, Z₂ ＝ 27이고, 압력각이 20^o인 전위 평기어에서 언더컷(under cut)이 일어나지 않도록 하는 전위계수 x₁, x₂는?

x₁ x₂

일정 속도로 회전하는 레이디얼 볼베어링(radial ball bearing)에 처음 1분 동안 100 N의 힘이, 다음 1분 동안 200 N의 힘이 반복해서 작용한다고 할 때, 이 베어링에 작용하는 평균 유효하중 [N]은?

안지름 600 mm, 강판 두께 10 mm인 원통형 압력용기의 강판 인장강도를 300 MPa이라 할 때, 작용시킬 수 있는 최대 내압[N/mm²]은? (단, 안전율은 6, 부식여유는 1 mm, 리벳이음효율은 100 ％로 한다)

지그(jig)와 고정구를 사용할 경우의 이점으로 옳지 않은 것은?

기계요소가 받는 피로(fatigue)현상과 관련한 설명으로 옳지 않은 것은?

나사산 수, 나사 유효지름, 나사산의 높이, 나사 줄 수를 설계변수로 하여 설계된 너트로 어떤 물체를 체결하고자 할 때, 너트 나사의 접촉면 압력이 너무 크다. 해결책으로 가장 옳은 것은?

(단, 너트의 높이는 일정 값으로 제한되어 있으며, 각 항에서 주어진 설계인자와 그에 종속된 변수 외에는 변하지 않는다고 가정한다)

두께 5 mm인 강판을 지름 10 mm인 리벳을 사용하여 1줄 겹치기 이음으로 결합하려고 할 때 결합효율을 최적으로 할 수 있는 리벳의 피치 [mm]는? (단, 강판의 허용인장응력은 60 MPa이고 리벳의 허용전단응력은 80 MPa이다)

평벨트 전동장치에서 긴장측(팽팽한 측)의 벨트 장력이 250 N이고, 접촉각과 마찰계수에 의한 장력비는 5이다. 풀리(pulley) 지름이 200 mm일 때, 전달 토크 [N·m]는?

비틀림 모멘트 T와 이것의 두 배 크기의 굽힘 모멘트 M(＝ 2 T)을 동시에 받고 있는 중실축(solid shaft)에 발생하는 최대 전단응력은 비틀림 모멘트 T만 받고 있을 때 발생하는 최대 전단응력의 몇 배인가?

호칭번호 6310인 단열 레이디얼 볼베어링에 그리스(grease) 윤활로 30000시간의 수명을 주고자 한다. 이 베어링의 한계속도지수가 250000이라고 할 때, 사용 가능한 최대 회전속도 [rpm]는?

커플링(coupling)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

양단 베어링이 지지하는 축의 중간지점에 회전체가 있는 동력 전달 시스템에서 축의 최대 처짐이 0.02 mm일 때, 모터의 상용 운전 속도 [rpm]로 가장 적절하지 않은 것은? (단, 회전체 이외의 무게는 무시한다)

토션바(torsion bar)는 원형봉 한쪽 끝은 고정하고 다른 쪽 끝에 비틀림 모멘트 T를 작용하도록 하는 기계요소이다. 허용전단응력을 $\tau$, 안전계수(safety factor)를 2라 할 때, 이 원형봉의 최소지름을 나타내는 식은?

내부에 압력에 의해 16900 N의 하중을 받는 압력용기 뚜껑을 볼트로 체결하려고 한다. 볼트의 인장강도는 420 N/mm²이고, 안전계수는 5로 할 때, 필요한 볼트의 최소 수는? (단, 볼트 지름은 13 mm이고, 굽힘에 의한 응력은 없다)