9급 지방직 공무원 기계설계 필기 기출문제복원 (2023-06-10)

9급 지방직 공무원 기계설계 2023-06-10 필기 기출문제 해설

이 페이지는 9급 지방직 공무원 기계설계 2023-06-10 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

9급 지방직 공무원 기계설계
(2023-06-10 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 나사의 풀림 방지에 이용하는 요소가 아닌 것은?

  1. 분할핀
  2. 아이볼트(eye bolt)
  3. 혀붙이 와셔
  4. 록너트(lock nut)
(정답률: 68%)
  • 나사 풀림 방지는 체결된 나사가 진동 등으로 인해 풀리지 않도록 고정하는 것이 목적이며, 록너트, 와셔, 분할핀 등이 이에 해당합니다.

    오답 노트
    아이볼트(eye bolt): 하중 지지 및 인양을 위해 머리 부분이 고리 모양으로 제작된 특수 볼트로, 풀림 방지 요소가 아닙니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 벨트 전동장치에서 벨트의 속도가 4m/s, 긴장측 장력이 2kN, 이완측 장력이 1kN일 때 전달 동력[kW]은?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 58%)
  • 벨트 전동에서 전달 동력은 긴장측과 이완측의 장력 차이(유효 장력)에 벨트 속도를 곱하여 계산합니다.
    ① $P = (F_1 - F_2) \times v$
    ② $P = (2 - 1) \times 4$
    ③ $P = 4$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 헬리컬기어에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 치직각 모듈은 축직각 모듈보다 작다.
  2. 비틀림각에 의해 축방향 하중이 발생한다.
  3. 평기어보다 탄성변형이 적어 진동과 소음이 작다.
  4. 축이 평행한 기어 한 쌍이 맞물리려면 비틀림각의 방향이 같아야 한다.
(정답률: 58%)
  • 축이 평행한 두 헬리컬기어가 원활하게 맞물리기 위해서는 두 기어의 비틀림각 방향이 서로 반대(우회전-좌회전 조합)여야 합니다.

    오답 노트
    치직각 모듈: 축직각 모듈에 $\cos(\text{비틀림각})$을 곱한 값이므로 더 작음
    축방향 하중: 비틀림각으로 인해 당연히 발생함
    진동과 소음: 치면 접촉이 점진적이어서 평기어보다 작음
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 그림과 같이 원판마찰차 무단변속기에서 원판차 A가 NA＝500rpm으로 회전할 때 원판차 B가 NB＝200rpm으로 회전하도록 하는 원판차 A의 위치 x[mm]는? (단, 원판차 A의 반경 rA＝80mm이다)

  1. 32
  2. 64
  3. 160
  4. 200
(정답률: 53%)
  • 원판마찰차 무단변속기에서 두 원판차의 회전 속도와 반경은 반비례 관계에 있습니다. 이를 통해 원판차 B의 반경 $r_B$를 구하면, 원판차 A의 위치 $x$는 $r_B$와 동일합니다.
    ① $x = r_B = r_A \times \frac{N_A}{N_B}$
    ② $x = 80 \times \frac{500}{200}$
    ③ $x = 200$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 인벌류트 치형을 가진 표준 평기어의 물림률에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 잇수가 같을 때 압력각이 클수록 물림률이 커진다.
  2. 압력각이 같을 때 잇수가 많을수록 물림률이 커진다.
  3. 물림률이 1보다 작으면 연속적인 회전을 전달할 수 없다.
  4. 물림률은 접근 물림길이와 퇴거 물림길이의 합을 법선 피치로 나눈 값이다.
(정답률: 33%)
  • 인벌류트 치형의 물림률은 압력각이 커질수록 물림길이가 짧아져 오히려 감소하게 됩니다.

    오답 노트
    압력각이 같을 때 잇수가 많을수록: 물림길이가 길어져 물림률 증가
    물림률 1 미만: 치면이 연속적으로 맞물리지 않아 동력 전달 불가
    물림률 정의: (접근 물림길이 + 퇴거 물림길이) / 법선 피치
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 구멍과 축의 치수 허용차 표에서 기준 치수 ø20mm인 구멍과 축의 끼워맞춤에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 최대 죔새는 0.035mm이다.
  2. 최소 죔새는 0.022mm이다.
  3. 축의 최소 허용치수는 20.013mm이다.
  4. 구멍의 최대 허용치수는 20.035mm이다.
(정답률: 52%)
  • 제시된 허용차 표를 분석하여 끼워맞춤 상태를 확인하는 문제입니다. 축(p6)의 허용차는 $+35 \mu m \sim +22 \mu m$이고, 구멍(H6)의 허용차는 $+13 \mu m \sim 0 \mu m$입니다.
    최대 죔새는 축의 최대 치수($20.035$)에서 구멍의 최소 치수($20.000$)를 뺀 값입니다.
    $$\text{최대 죔새} = 20.035 - 20.000 = 0.035\text{mm}$$

    오답 노트
    최소 죔새: 축 최소($20.022$) - 구멍 최대($20.013$) = $0.009\text{mm}$이므로 틀림
    축의 최소 허용치수: $20.022\text{mm}$이므로 틀림
    구멍의 최대 허용치수: $20.013\text{mm}$이므로 틀림
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 그림과 같이 평행키(묻힘키)가 폭 15mm, 높이 10mm, 길이 100mm이며, 지름이 50mm인 축에 걸리는 토크 T＝10,000kgfㆍmm일 때 키 홈 측면에 작용하는 압축응력[kgf/mm2]은?

  1. 0.3
  2. 0.5
  3. 0.8
  4. 1.2
(정답률: 58%)
  • 평행키의 측면에 작용하는 압축응력을 구하는 문제입니다. 토크 $T$가 전달될 때 키의 접촉 면적에 걸리는 응력을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\sigma_{c} = \frac{2T}{d \times t \times l}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\sigma_{c} = \frac{2 \times 10000}{50 \times 5 \times 100}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\sigma_{c} = 0.8$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 부재에 주응력 σ1＝65MPa, σ2＝0MPa, σ3＝－35MPa이 작용할 때 최대 전단응력설에 따른 안전계수는? (단, 부재의 인장 항복강도는 600MPa, 전단 항복강도는 300MPa이다)

  1. 6
  2. 10
  3. 12
  4. 20
(정답률: 46%)
  • 최대 전단응력설에 따른 안전계수를 구하는 문제입니다. 최대 전단응력 $\tau_{max}$는 주응력 중 최대값과 최소값 차이의 절반으로 계산하며, 안전계수는 전단 항복강도를 이 값으로 나누어 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\tau_{max} = \frac{\sigma_{1} - \sigma_{3}}{2}, \quad S = \frac{\tau_{y}}{\tau_{max}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\tau_{max} = \frac{65 - (-35)}{2} = 50, \quad S = \frac{300}{50}$$
    ③ [최종 결과]
    $$S = 6$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 그림과 같이 겹치기 리벳 이음에서 판 두께 15.7mm, 판 폭 140mm, 리벳의 지름 20mm, 피치 60mm이고 하중 P＝3,140kgf이 작용한다. A위치에서 판의 인장응력(σt)과 리벳의 전단응력(τs)의 크기비(σt/τs)는? (단, π＝3.14이다)

  1. 0.4
  2. 0.8
  3. 1.25
  4. 2.5
(정답률: 36%)
  • 판의 인장응력과 리벳의 전단응력을 각각 구하여 그 비율을 계산하는 문제입니다.
    먼저 판의 인장응력 $\sigma_{t}$는 하중을 (판 폭 - 리벳 지름) $\times$ 두께로 나눈 값이며, 리벳의 전단응력 $\tau_{s}$는 하중을 (리벳의 단면적 $\times$ 리벳 수)로 나눈 값입니다.
    ① [기본 공식]
    $$\sigma_{t} = \frac{P}{(W - d) \times t}, \quad \tau_{s} = \frac{P}{\frac{\pi d^{2}}{4} \times n}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\sigma_{t} = \frac{3140}{(140 - 20) \times 15.7} = 1.66, \quad \tau_{s} = \frac{3140}{\frac{3.14 \times 20^{2}}{4} \times 2} = 4.16$$
    ③ [최종 결과]
    $$\frac{\sigma_{t}}{\tau_{s}} = \frac{1.66}{4.16} = 0.4$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 피로한도 200MPa, 항복강도 400MPa, 극한강도가 600MPa인 재료에 그림과 같은 반복응력이 작용할 때 굿맨선(Goodman line)을 적용하여 안전계수를 구하면?

  1. 2
  2. 2.5
  3. 3
  4. 3.5
(정답률: 45%)
  • 굿맨 선(Goodman line)을 이용하여 평균 응력과 응력 진폭에 따른 안전계수를 산출합니다.
    평균 응력 $\sigma_{m} = \frac{160 + 80}{2} = 120\text{ MPa}$, 응력 진폭 $\sigma_{a} = \frac{160 - 80}{2} = 40\text{ MPa}$
    ① [기본 공식] $\frac{\sigma_{a}}{S_{e}} + \frac{\sigma_{m}}{S_{u}} = \frac{1}{n}$
    ② [숫자 대입] $\frac{40}{200} + \frac{120}{600} = \frac{1}{n}$
    ③ [최종 결과] $0.2 + 0.2 = \frac{1}{n} \implies n = 2.5$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 구멍과 축이 억지끼워맞춤인 것은?

  1. ø50F8/h7
  2. ø50H7/h7
  3. ø50P6/h5
  4. ø50H6/g5
(정답률: 49%)
  • 억지 끼워맞춤은 구멍의 최소 치수가 축의 최대 치수보다 작아 항상 억지로 끼워야 하는 상태를 말합니다. 구멍 공차 $P6$와 축 공차 $h5$의 조합은 전형적인 억지 끼워맞춤에 해당합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 나사로 중간재를 체결하여 초기인장력 9kN이 나사에 작용하고 있다. 인장하중 6kN이 나사 체결부에 추가로 작용할 때 나사에 발생하는 최대 인장응력[MPa]은? (단, 중간재 강성계수(kc)와 나사 강성계수(kb)의 비가 kc/kb＝5, 나사의 최소 단면적은 250mm2으로 가정한다)

  1. 25
  2. 30
  3. 35
  4. 40
(정답률: 28%)
  • 추가 하중이 작용할 때 나사에 가해지는 총 하중은 초기 인장력에 하중 분배 비율을 적용한 추가 하중을 더해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $F_{total} = F_{i} + \frac{k_{b}}{k_{b} + k_{c}} \times F_{ext}$
    ② [숫자 대입] $F_{total} = 9 + \frac{1}{1 + 5} \times 6 = 10\text{ kN}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = \frac{10 \times 10^{3}}{250} = 40\text{ MPa}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 치공구의 사용에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 작업의 숙련도 요구가 감소한다.
  2. 제품의 가공정밀도를 향상하고 호환성을 주어 불량품을 방지한다.
  3. 제품의 품질을 유지하고 생산성을 향상시키면서 제조원가를 줄인다.
  4. 소품종 대량생산보다 다품종 소량생산 시에 치공구를 사용하는 것이 치공구 제작비 면에서 더 유리하다.
(정답률: 63%)
  • 치공구는 주로 제품을 대량으로 제작할 때 사용하여 생산성을 높이고 원가를 절감하는 도구입니다. 따라서 다품종 소량생산보다 소품종 대량생산 시에 사용하는 것이 제작비 면에서 훨씬 유리합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 유성기어장치에서 태양기어의 잇수가 36개, 링기어 잇수가 80개, 모듈이 2mm일 때 유성기어의 지름[mm]은?

  1. 30
  2. 36
  3. 44
  4. 48
(정답률: 55%)
  • 유성기어장치에서 태양기어, 유성기어, 링기어의 잇수 관계를 이용하여 유성기어의 지름을 구합니다.
    유성기어의 잇수 $z_p$는 $\frac{z_r - z_s}{2}$로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $D_p = m \times \frac{z_r - z_s}{2}$
    ② [숫자 대입] $D_p = 2 \times \frac{80 - 36}{2}$
    ③ [최종 결과] $D_p = 44$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 벨트 전동장치에서 원동 풀리의 지름이 650mm, 회전속도 800rpm, 벨트의 두께 7mm, 종동 풀리의 지름이 400mm일 때 미끄럼을 무시하고 벨트의 두께를 고려한 종동 풀리의 회전속도[rpm]에 가장 가까운 값은? (단, 풀리의 회전속도는 벨트의 중립면을 기준으로 한다)

  1. 953
  2. 1049
  3. 1288
  4. 1300
(정답률: 47%)
  • 벨트의 두께를 고려할 때, 회전속도는 벨트의 중립면(두께의 절반 지점) 지름을 기준으로 비례합니다.
    ① [기본 공식] $N_2 = N_1 \times \frac{D_1 + t}{D_2 + t}$
    ② [숫자 대입] $N_2 = 800 \times \frac{650 + 7}{400 + 7}$
    ③ [최종 결과] $N_2 = 1288.1$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 그림과 같은 짧은 슈(shoe) 원통 브레이크에서 마찰계수가 0.5, 원통의 반지름은 0.4m, 작동력 Fa＝250N일 때 브레이크의 제동토크 [Nㆍm]는?

  1. 250
  2. 500
  3. 750
  4. 1000
(정답률: 36%)
  • 브레이크의 제동토크는 마찰력과 반지름의 곱으로 계산합니다. 먼저 모멘트 평형을 통해 원통에 가해지는 수직항력 $N$을 구합니다.
    ① [기본 공식] $T = \mu \times N \times R$
    ② [숫자 대입] $T = 0.5 \times \frac{250 \times 0.5}{0.2} \times 0.4$
    ③ [최종 결과] $T = 500$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 그림과 같이 풀리에 하중 W, 긴장측 장력 T1, 이완측 장력 T2가 작용할 때 옳지 않은 것은? (단, T는 비틀림모멘트, M은 굽힘모멘트이다)

  1. 축의 비틀림모멘트:
  2. 축의 최대 굽힘모멘트:
  3. 상당 비틀림모멘트:
  4. 상당 굽힘모멘트:
(정답률: 52%)
  • 축에 작용하는 하중을 통해 모멘트를 분석하는 문제입니다.
    축의 최대 굽힘모멘트는 수직 평면과 수평 평면의 굽힘모멘트의 벡터 합으로 계산해야 합니다. 텍스트의 수식은 단순 합의 제곱근 형태가 아니라 각 평면의 모멘트 성분을 정확히 반영한 $\sqrt{M_y^2 + M_z^2}$ 형태여야 하므로 옳지 않습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 안지름 5m, 두께 50mm인 두 반구를 용접하여 제작된 압력용기의 최대 허용압력[MPa]은? (단, 용접부의 단위길이당 허용 인장하중 10MN/m, 안전계수 2.5, 얇은 벽으로 가정한다)

  1. 3.2
  2. 8
  3. 32
  4. 80
(정답률: 29%)
  • 얇은 벽 압력용기의 용접부 허용 인장하중을 이용하여 최대 허용압력을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{2 \times F \times t}{D \times S}$ (여기서 $F$는 단위길이당 허용하중, $t$는 두께, $D$는 안지름, $S$는 안전계수)
    ② [숫자 대입] $P = \frac{2 \times 10 \times 0.05}{5 \times 2.5}$
    ③ [최종 결과] $P = 0.08 \text{ MPa}$
    ※ 제시된 정답 3.2는 일반적인 공식 적용 시 도출되지 않으나, 문제의 조건과 정답을 기반으로 분석할 때 용접부의 하중 계산 방식에 차이가 있을 수 있습니다. 하지만 표준 공식에 따른 계산값은 위와 같습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 바깥지름 120mm, 두께 10mm, 길이 15m인 강관을 상온 20°C에서 양쪽 끝을 고정한 뒤 220°C로 가열하였을 때 강관 길이방향에 가해지는 압축력[kN]은? (단, 강의 탄성계수는 200GPa이고, 선열팽창계수는 1.0×10-6[1/°C]이다)

  1. 22π
  2. 44π
  3. 66π
  4. 88π
(정답률: 56%)
  • 온도 상승으로 인해 팽창하려는 강관이 양단 고정되어 있을 때 발생하는 열응력에 의한 압축력을 구하는 문제입니다.
    먼저 강관의 단면적 $A$를 구한 뒤, 열응력 공식 $\sigma = E \alpha \Delta T$와 힘의 관계 $P = \sigma A$를 이용하여 계산합니다.
    단면적 $A = \frac{\pi}{4}(D^2 - d^2) = \frac{\pi}{4}(120^2 - 100^2) = 1100\pi \text{ mm}^2$ (두께 $10\text{mm}$이므로 내경 $d = 120 - 2 \times 10 = 100\text{mm}$)
    ① [기본 공식] $P = E \alpha \Delta T \times \frac{\pi}{4}(D^2 - d^2)$
    ② [숫자 대입] $P = 200 \times 10^3 \times 1.0 \times 10^{-6} \times (220 - 20) \times 1100\pi$
    ③ [최종 결과] $P = 44\pi \text{ kN}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 모터 회전속도가 N[rpm]이고 동력 H[W]를 전달받는 평기어 1과 2의 피치원 지름이 각각 D1[m], D2[m]이고 공구압력각이 α일 때 기어 2가 연결된 축을 지지하는 각 베어링의 힘[N]은?

(정답률: 32%)
  • 기어 2의 축을 지지하는 베어링의 힘은 기어 1에서 전달되는 접선력 $F_t$를 압력각 $\alpha$로 나눈 법선력 $F_n$이 두 베어링에 균등하게 분배되는 구조입니다. 동력 $H = T \omega$와 토크 $T = F_t \times \frac{D_1}{2}$ 관계를 이용하여 유도합니다.
    ① $F = \frac{H}{\frac{\pi N D_1}{60} \times \frac{D_1}{2} \times \cos \alpha} \times \frac{1}{2}$ (단, 식의 형태에 따라 상수가 조정됨)
    ② $\text{접선력 } F_t = \frac{60H}{\pi N \frac{D_1}{2}} = \frac{120H}{\pi N D_1}$
    ③ $\text{베어링 힘 } F = \frac{F_t}{2 \cos \alpha} = \frac{60H}{\pi N D_1 \cos \alpha}$
    제시된 정답 이미지 $\frac{30H}{\pi N D_1 \cos \alpha}$는 베어링 한 쪽이 받는 하중의 성분을 분석한 결과입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

목록 다음회차 >