9급 국가직 공무원 기계설계(2013. 7. 27.) 시험일자 : 2013년 7월 27일
1. 볼트를 결합할 때 너트를 2회전시키면 축 방향으로 8 [mm], 나사산은 4산이 나아간다. 이 볼트와 너트에 적용된 나사의 피치[mm], 줄 수, 리드[mm]로 옳은 것은?
- ① 4, 1, 8
- ② 4, 2, 8
- ③ 2, 2, 4
- ④ 2, 1, 4
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2. 축의 지름을 d [mm], 평행키의 폭 b [mm], 높이 h [mm], 길이 l [mm], 축의 회전 모멘트를 T [N·m]라 할 때, 키에 작용하는 전단 응력 τ를 나타낸 것으로 옳은 것은?
- ①
- ②
- ③
- ④
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3. 그림과 같이 하중 P가 작용하는 판재를 리벳이음으로 설계할 때, 고려해야 할 사항으로 관계가 가장 적은 것은?
- ① 리벳의 전단강도
- ② 리벳의 인장강도
- ③ 판재의 압축강도
- ④ 판재의 인장강도
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4. 랙 공구나 호브로 기어를 창성할 때, 간섭이 일어나 기어의 이뿌리가 가늘어지게 되는 언더컷(undercut)을 방지하기 위한 방법으로 옳지 않은 것은?
- ① 전위기어로 제작한다.
- ② 압력각을 감소시킨다.
- ③ 피니언(작은기어)의 잇수를 최소잇수 이상으로 선택한다.
- ④ 이(tooth) 높이를 줄여서 낮은 이로 제작한다.
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5. 마이크로 모터의 축을 지름 1.0 [mm]의 연강제 중실축으로 제작 하려고 한다. 모터 회전수를 150,000 [rpm]으로 할 때, 최대 전달 동력[W]으로 가장 가까운 값은? (단, 축재료의 허용전단응력은 40 [MPa]로 한다)
- ① 62,000
- ② 62
- ③ 123,000
- ④ 123
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6. 최대 내압 0.2 [kgf/mm2]가 작용하는 얇은 원통형 압력용기를 설계하고자 한다. 다음 재료 중 설계조건을 만족시키지 못하는 것은? (단, 압력용기의 안지름은 200 [mm], 안전율은 5, 부식 여유는 1.0 [mm], 이음효율은 100 [%]으로 한다)
- ① 인장강도 8 [kgf/mm2], 두께 14 [mm]인 재료
- ② 인장강도 12 [kgf/mm2], 두께 9 [mm]인 재료
- ③ 인장강도 10 [kgf/mm2], 두께 12 [mm]인 재료
- ④ 인장강도 15 [kgf/mm2], 두께 8 [mm]인 재료
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7. 회전수 200 [rpm], 출력 40 [kW]의 모터를 4개의 볼트를 사용하는 플랜지 커플링으로 연결하였다. 플랜지 마찰면의 마찰은 없고, 동력을 지름 d [mm]의 볼트에 의해서만 전달할 때, d2[mm2]을 나타내는 값은? (단, 플랜지 볼트 구멍 중심을 지나는 피치원의 지름은 200 [mm]이고, 볼트의 허용전단응력은 2 [kgf/mm2], 허용 인장응력은 4 [kgf/mm2]이다)
- ① 358/π
- ② 487/π
- ③ 716/π
- ④ 974/π
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8. 그림과 같은 두 가지 형태의 블록 브레이크에 대한 설명으로 옳은 것은?
- ① 드럼을 정지시키기 위한 힘의 크기는 Fa > Fb 이고, 브레이크 A는 역회전시 자동 정지될 수 있도록 설계할 수 있다.
- ② 드럼을 정지시키기 위한 힘의 크기는 Fa > Fb 이고, 브레이크 B는 역회전시 자동 정지될 수 있도록 설계할 수 있다.
- ③ 드럼을 정지시키기 위한 힘의 크기는 Fa < Fb이고, 브레이크 A는 역회전시 자동 정지될 수 있도록 설계할 수 있다.
- ④ 드럼을 정지시키기 위한 힘의 크기는 Fa < Fb이고, 브레이크 B는 역회전시 자동 정지될 수 있도록 설계할 수 있다.
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9. 양단 지지된 기둥에서 좌굴 판단을 위한 임계하중 계산에는 유효길이가 필요하다. 다음 중 유효길이가 가장 큰 지지조건 조합은?
- ① 고정－핀
- ② 핀－핀
- ③ 고정－자유
- ④ 고정－고정
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10. 그림과 같이 사각 알루미늄 평판에 지름 D인 원형 관통구멍이 2개 뚫려 있으며, 이 두 구멍의 중심거리가 L이다. 주변온도가 상승하여 평판전체의 온도가 고르게 상승할 경우, D와 L의 치수 변화로 옳은 것은? (단, 평판에 기하학적인 구속조건은 없는 것으로 가정한다)
- ① D는 증가, L도 증가
- ② D는 증가, L은 감소
- ③ D는 감소, L은 증가
- ④ D는 감소, L도 감소
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11. 용접에 비해 리벳이음이 갖는 특징으로 옳지 않은 것은?
- ① 판의 재질이 용접만큼 문제되지 않는다.
- ② 시공 후 검사가 용접보다 쉽고, 이음이 기계적 결합이다.
- ③ 잔류응력이 존재하지 않기 때문에 용접과 달리 소재의 비틀림 문제가 없다.
- ④ 코킹(caulking)과 플러링(fullering) 같은 작업을 하기 때문에 용접보다 기밀성이 좋다.
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12. 끼워맞춤에 대한 설명으로 옳은 것은?
- ① 축기준 끼워맞춤은 구멍의 공차역을 H(H5∼H10)로 정하고 구멍에 끼워맞출 축의 공차역에 따라 죔새나 틈새가 생기게 하는 것이다.
- ② 구멍기준 끼워맞춤은 구멍에 끼워맞출 축의 공차역을 정하는 방식이며, 구멍의 위치수 허용차가 0이다.
- ③ 축기준 끼워맞춤방식에서 ø30 H7/h6은 헐거운 끼워맞춤이다.
- ④ 일반적으로 구멍보다 축의 가공이 쉬워 축기준 끼워맞춤을 많이 사용하고, 구멍보다 축의 정밀도를 높게 한다.
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13. 폭이 균일한 사각단면을 갖는 양단지지형 겹판 스프링에서 판의 수와 판의 두께가 각각 2배가 되면, 중앙부분의 최대 처짐은 몇 배가 되는가?
- ① 1/2
- ② 1/4
- ③ 1/8
- ④ 1/16
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14. 2차원 순수전단 조건에서 인장항복강도가 σY인 소재에 대해 최대전단응력설과 전단변형률에너지설을 적용할 때, 각각의 전단 항복강도로 옳은 것은?
- ① 0.5σY, 0.577σY
- ② 0.5σY, 0.677σY
- ③ 1.0σY, 0.5σY
- ④ 1.0σY, 1.0σY
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15. 모터가 무게 W＝96[kgf]인 물체를 축의 중앙에 위치한 풀리 (pulley)와 로프로 들어 올리고 있다. 축의 지름, 길이, 탄성계수가 각각 d[mm], L[mm], E[kgf/mm2]일 때, 이 축의 최대 처짐을 구하는 식으로 옳은 것은? (단, 축의 양단은 단순지지이며, 풀리와 로프의 자중 및 모든 동적 영향은 무시한다)
- ①
- ②
- ③
- ④
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16. 미끄럼 베어링과 구름 베어링을 비교한 것으로 옳지 않은 것은?
- ① 미끄럼 베어링은 유막형성이 늦는 경우 구름 베어링에 비해 기동토크가 크다.
- ② 미끄럼 베어링은 구름 베어링에 비해 강성이 작으나, 유막에 의한 감쇠능력이 우수하다.
- ③ 미끄럼 베어링은 표준화가 부족하여 제작시 전문지식이 필요하다.
- ④ 미끄럼 베어링은 공진속도 이내에서 운전하여야 하며, 저속 운전에 적당하다.
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17. 그림과 같이 강철제 압력용기 뚜껑이 등간격으로 배열된 12개의 관통볼트에 의해 체결되어 있다. 용기 내압이 4.8 [MPa]일 때, 다음 중 용기의 체결을 유지할 수 있는 볼트 골지름[mm]의 최소값은? (단, 볼트의 허용인장응력은 80 [MPa]이다)
- ① 25
- ② 21
- ③ 17
- ④ 13
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18. 다음은 직육면체 형상의 공작물 A를 머시닝 센터의 테이블 위에 정확한 위치와 자세로 고정하기 위한 고정구(fixture) 맞춤 핀(pin) B의 배치를 나타낸 것으로, 위에서 본 그림이다. 맞춤 핀 B의 배치로 가장 적합한 것은?
- ①
- ②
- ③
- ④
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19. 비틀림 모멘트 2√3 × 104[Nㆍm]과 굽힘 모멘트 2 × 104[Nㆍm]을 동시에 받는 축의 상당 비틀림 모멘트(Te)와 상당 굽힘 모멘트 (Me)의 비(Te : Me)는?
- ① 5 : 3
- ② 3 : 2
- ③ 4 : 3
- ④ 5 : 4
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20. 그림과 같이 나사를 이용하여 질량 M＝10 [kg]인 물체를 체결하는 기구가 있다. 나사는 바깥지름 20 [mm], 유효지름 18 [mm], 피치 3.14 [mm]인 사각나사이다. 물체가 떨어지지 않도록 하는 최소 축력 Q를 발생시키기 위해 필요한 힘 P[N]로 가장 가까운 값은? (단, 나사면의 마찰계수는 0.1, 물체와 기구와의 마찰계수는 0.2이다)
- ① 0.346
- ② 3.46
- ③ 0.692
- ④ 6.92
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