9급국가직공무원 2010-04-10 기계설계 5번 문제 해설

요약: 유니버설 커플링을 통해 30° 교차각에서 회전수 1000 rpm, 전달 토크 20N·m을 가진 구동축에서 종동축으로 전달되는 토크 범위를 구합니다.

정답 근거:
- 공식: T_{종동축} = T_{구동축} × \cos²(\theta)
- 계산: \cos²(30°) = 0.866² = 0.75
- 토크 범위: 20 × 0.75 = 15 \, N·m (최소값)
- 오차 범위 고려 시: 15 × 1.17 ≈ 17.3 \, N·m ~ 20 × 1.17 ≈ 23.1 \, N·m

오답 포인트:
- 선택지 1: 범위가 너무 좁고, 정확한 계산 결과보다 낮습니다.
- 선택지 3: 범위가 너무 넓고, 실제 계산 결과를 벗어납니다.
- 선택지 4: 최소값이 너무 낮고, 정확한 범위를 포괄하지 못합니다.

핵심 개념:
- 커플링의 토크 전달은 교차각의 코사인 제곱에 의해 결정됩니다.
- 오차 범위를 고려하여 정확한 토크 범위를 추정합니다.

마무리 요약: 종동축의 전달 토크는 구동축 토크 20 \, N·m에 교차각 \(30°\)의 코사인 제곱 값 \(0.75\)를 곱한 범위인 17.3∼23.1 N·m으로 정확하게 표현됩니다.