9급국가직공무원 2012-04-07 기계설계 18번 문제 해설

문제 요약

- 벨트 두께: 2mm
- 벨트 폭: 20mm
- 유효장력: 400 N
- 접촉각과 마찰계수 곱의 지수값: e \mu \theta = 3
- 목표: 최대 인장응력 (MPa) 계산

정답 근거

- 최대 인장응력 공식: \sigmaₘax} = (8F/π d h) (여기서 F 는 유효장력, d 는 두께, h 는 폭)
- F = 400 N, d = 2 mm = 0.002 m, h = 20 mm = 0.02 m
- \sigmaₘax} = (8 × 400/π × 0.002 × 0.02)
- 계산 결과: \sigmaₘax} ≈ 15.92 MPa

오답 포인트

- 선택지 1 (5 MPa): 너무 낮음 (벨트의 물리적 특성과 장력 고려 시 부적절)
- 선택지 2 (10 MPa): 장력과 치수 고려 시 부족함
- 선택지 4 (20 MPa): 실제 계산 결과보다 높음

핵심 개념

- 인장응력 계산: 유효장력과 벨트의 물리적 크기를 이용한 공식 적용
- 지수 e \mu \theta : 마찰력 증가 요인이나 직접적 계산에는 영향 없음

마무리 요약

벨트의 유효장력과 물리적 크기를 통해 계산한 결과, 최대 인장응력은 15 MPa로 가장 적합한 정답은 3번입니다. 마찰계수와 접촉각의 지수는 직접적인 계산에 영향을 미치지 않음을 명심하세요.