5급 공채 2차

2025년 5급 공채 기술 2차 기계설계

문제 4개 · 100점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (25점)

그림과 같은 가죽 벨트가 20m/s의 속도로 움직이고, 벨트에서 최대 전달동력이 전달되고 있다. 원동 풀리의 회전 속도(N_{1})는 1,440rpm, 종동 풀리의 회전 속도(N_{2})는 480rpm이다. 가죽 벨트의 두께는 5mm, 폭은 120mm, 최대 허용 응력은 2.5MPa이며, 밀도가 0.95g/cc이다. 벨트와 풀리 사이의 마찰계수가 0.3일 때, 다음 물음에 답하시오. (단, 원심력 효과를 고려하며, 계산 값은 소수점 첫째 자리에서 반올림하여 구한다) (총 25점)
[그림]
  1. (1) 원동 풀리 및 종동 풀리의 지름[mm]을 구하시오. (7점)
  2. (2) 가죽 벨트의 길이[mm]를 구하시오. (3점)
  3. (3) 가죽 벨트의 긴장측 및 이완측 장력을 구하시오. (15점)

제2문 (40점)

평판형 교통신호등(이하 신호등, 크기 2,000mm×1,200mm)을 중공 파이프(바깥지름 150mm, 안지름 135mm)로 벽면에 고정하였다. 태풍에 의한 풍압의 크기가 1kPa일 때, 벽면에 고정된 파이프의 연결부가 안전한지를 판단하고자 한다. 다음 물음에 답하시오. (단, 신호등의 질량은 200kg이며, 파이프의 질량은 무시한다. 풍압은 신호등에만 그림과 같이 수직으로 작용하는 것으로 가정한다. 중력은 음의 y 방향으로 작용하며, 중력가속도의 크기는 10m/s2이다. 파이프의 항복강도는 100MPa이다) (총 40점)
[그림]
  1. (1) 자유물체도를 그리고, 파이프 연결부에 작용하는 힘들(모멘트 포함)을 모두 구하시오. (10점)
  2. (2) A, B, C, D에 가해지는 응력들을 구하고, 그 응력들을 미소요소에 도시하시오. (단, 미소요소에 좌표계를 표시하시오) (18점)
  3. (3) 파이프 연결부의 안전계수를 최대전단응력이론을 적용하여 구하시오. (12점)

제3문 (20점)

500rpm으로 회전하는 축을 지지하는 피봇(pivot) 저널 베어링이 있다. 피봇 저널 베어링의 바깥지름이 150mm이고, 안지름이 100mm이다. 허용 베어링 압력은 2MPa, 마찰계수는 0.03이고, 균일 마모조건으로 가정한다. 다음 물음에 답하시오. (총 20점)
  1. (1) 지지 가능한 축방향 최대 하중[N]을 구하시오. (5점)
  2. (2) 피봇 베어링 접촉면의 평균반지름에서의 원주 속도[m/s]를 구하시오. (5점)
  3. (3) 지지 가능한 축방향 최대 하중 작용 시, 마찰손실동력[kW]을 구하시오. (10점)

제4문 (15점)

원형 코일의 유효지름이 35mm, 원형 단면인 소선(선재)의 지름이 6mm인 압축 코일 스프링에 압축하중 400N이 작용하고 있다. 코일 스프링의 기하학적 특성인 코일의 곡률을 고려하지 않고, 소선(선재)의 기하학적 중심이 비틀림 중심과 일치한다고 가정한다. 다음 물음에 답하시오. (총 15점)
  1. (1) 압축하중에 의해 코일에 발생하는 최대 전단응력[MPa]을 구하시오. (10점)
  2. (2) 유효감김수가 10, 소선(선재)의 전단탄성계수가 80GPa일 때, 스프링의 처짐량[mm]을 구하시오. (5점)
    끝