9급국가직공무원 2008-04-12 기계설계 6번 문제 해설

**요약**: 축 지름 40mm, 묻힘키 폭 10mm, 동일한 허용전단응력을 가진 재료로 구성 시 필요한 키 최소 길이를 구하는 문제. **정답 근거**: - **공식 적용**: 키의 전단응력 (\(\tau\))은 \(\tau = \frac{F}{A}\)이며, 여기서 \(A = b \cdot h\) (여기서 \(b\)는 키 폭, \(h\)는 키 길이). - **안전계수 고려**: 허용전단응력 \(\tau_{allow}\)는 재료에 따라 주어지며, 안전계수를 고려해 실제 작용력 \(F\)를 계산. - **축과 키의 연결면적**: 축 지름 \(d = 40mm\)에서 키 폭 \(b = 10mm\)를 적용하여 키 길이 \(h\) 최소값을 구함. **선택지 분석**: - **1. 50 mm**: 너무 짧아 전단응력 초과 위험. - **2. 56 mm**: 부족, 안정성 확보 미달. - **3. **63 mm** (**정답**): 적절한 길이로 안정성과 강도 균형 맞춤. - **4. 70 mm**: 과도한 길이로 비용 증가 및 불필요성. **핵심 개념**: - **전단응력 분포**: 축과 키 사이의 연결면적이 충분해야 허용응력 내에서 작동. - **키 길이 결정**: \(h = \frac{F}{(\tau_{allow} \cdot b)}\)로 계산, 여기서 \(F\)는 실제 작용력으로 가정된 값을 적용. **마무리**: 키 길이 63mm는 전단응력 조건을 충족하면서도 효율적인 설계를 보장합니다.