5급 공채 2차

2026년 5급 공채 기술 2차 기계설계

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

제1문 (20점)

그림과 같이 6개의 리벳으로 고정된 강판에 편심하중 P＝48kN이 작용하고 있다. 편심하중에 의해서 작용하는 모멘트를 지지하기 위해 각각의 리벳에 작용하는 전단력은 리벳군의 도심으로부터 각각의 리벳 중심까지의 거리에 비례한다고 가정한다. 다음 물음에 답하시오. (단, 강판의 무게는 무시하고, a＝150mm, b＝300mm, L_{1}＝200mm, L_{2}＝900mm이다) (총 20점)
[그림]
  1. (1) 리벳 (가)를 원점으로 할 때, 6개 리벳군의 도심좌표(x, y)를 구하시오. (3점)
  2. (2) 리벳 단면에 작용하는 최대 전단력의 크기[kN]와 방향을 구하시오. (12점)
  3. (3) 전단항복강도 \tau_{{Y}}＝150MPa, 안전계수 S＝2일 때, 리벳의 직경[mm]을 구하시오. (5점)

제2문 (30점)

그림과 같이 질량이 각각 100kg과 200kg인 두 회전체가 장착된 중실축을 회전시키려 한다. 축의 무게는 무시하며 탄성계수는 200GPa이다. 베어링의 경계조건은 단순지지로, 축의 탄성변형을 제외한 다른 변형이나 파괴는 없다고 가정한다. 중력가속도는 9.81m/s2이다. 다음 물음에 답하시오. (단, 제시된 조건 외에는 고려하지 않는다) (총 30점)
[그림]
  1. (1) 여러 개의 회전체가 설치된 축의 1차 위험속도를 계산하는 가장 대표적인 방법으로는 던컬리(Dunkerley) 방법과 레일리(Rayleigh) 방법이 있다. 각각의 방법에 대해 설명하시오. (8점)
  2. (2) 축의 지름을 d[mm]라고 할 때, 두 회전체 무게에 의해 축에 발생하는 각 해당 위치의 정적 처짐량[mm]과 1차 위험속도[rpm]를 던컬리 방법으로 각각 계산하시오. (10점)
  3. (3) 축의 지름을 d[mm]라고 할 때, 두 회전체 무게에 의해 축에 발생하는 1차 위험속도[rpm]를 레일리 방법으로 계산하시오. (6점)
  4. (4) 위험속도가 5,000rpm 이상이 되도록 하는 축의 지름 d[mm]의 조건을 결정하시오. (6점)

제3문 (25점)

그림과 같이 하중 W[N], 회전속도 N[rpm], 지름 d[m]인 축이 저널베어링으로 지지되고 있다. 이 베어링은 일반적인 페트로프(Petroff)의 해석 조건을 만족한다. 다음 물음에 답하시오. (단, 제시된 조건 외에는 고려하지 않는다) (총 25점)
[그림]
  1. (1) 페트로프의 해석 조건을 3가지 이상 제시하시오. (2점)
  2. (2) 반경방향 유막두께 c[m], 길이 L[m]인 베어링 지지구간에서 일정한 점성계수 \eta[Paㆍs]를 가진 윤활유가 잘 기밀되어 채워져 있을 때, 마찰계수를 유도하시오. (단, 기포는 생성되지 않는다) (10점)
  3. (3) d＝0.1m, W＝6,000N, N＝800rpm, L＝0.08m, c＝0.05×10-3m, \eta＝0.05Paㆍs일 때, 마찰계수와 동력손실[W]을 구하시오. (8점)
  4. (4) 베어링에서 발생한 마찰열이 모두 윤활유에 전달된다고 가정할 때, 윤활유의 온도 증가량[°C]을 구하시오. (단, 윤활유의 부피유량은 31,700×10-9m3/s, 정적비열은 1.36×106N/(m2ㆍ°C)이다) (5점)

제4문 (25점)

크기가 다른 한 쌍의 인벌류트 치형을 갖는 평기어가 서로 맞물려 회전할 때, 다음 물음에 답하시오. (총 25점)
  1. (1) 이의 간섭 현상을 정의하시오. (3점)
  2. (2) 이의 간섭이 발생하는 원인 3가지를 설명하시오. (3점)
  3. (3) 이의 간섭이 피니언의 기계적 신뢰성에 미치는 영향과 원인을 설명하시오. (3점)
  4. (4) 그림과 같이 이끝높이가 모듈 m인 래크기어를 이용하여 전위량 xm인 전위평기어를 만들 때, 전위기어의 잇수 Z \,와 공구압력각 \alpha를 사용하여 언더컷 방지를 위한 전위계수 x의 크기를 나타내는 이론식을 유도하시오. ({\overline{{Pb}}}는 전위 전, {\overline{{Pb '}}}는 전위 후) (8점)
    [그림]
  5. (5) 한 쌍의 전위기어가 공구압력각 \alpha＝14.5°, 잇수 Z_{1}＝12, Z_{2}＝30, 모듈 m＝5일 때, 위의 이론식을 이용해서 언더컷을 방지하기 위한 전위계수를 결정하고, 결정된 전위계수에 따른 inv\alpha_{{w}}값을 구하시오. (단, \alpha_{w}는 물림압력각이고, 백래시는 무시한다) (8점)
    끝