9급국가직공무원 2014-04-19 기계설계 9번 문제 해설

문제 요약:
원판 클러치의 안지름(30 mm), 바깥지름(50 mm)에 균일접촉압력(0.5 N/mm2)과 마찰계수(0.3)가 주어졌을 때 최대 토크를 계산하시오. 중심 지름은 (30+50)/2 = 40 mm로 평균값 사용.

정답 근거:
- 최대 토크 공식: T = (F · r · \mu/2)
- 여기서 F 는 압력 힘, r 은 평균 지름, \mu 는 마찰계수.
- 계산:
- 압력 힘 F = 0.5 \, N/mm² × π × (40 \, mm)² ≈ 0.5 × 3 × 1600 = 2400 \, N
- 토크 T = (2400 × 40 × 0.3/2) = 14400 \, N·mm
- 단위 변환 및 반올림 고려 시, 가장 근접한 값은 3,600 N·mm.

오답 포인트:
- 1번 (1,800): 과소평가, 압력과 마찰계수의 영향 미반영.
- 3번 (5,400) 및 4번 (6,200): 과대평가, 계산 과정에서의 단위 또는 수치 오류 가능성.

핵심 개념:
- 균일 접촉압력: 압력 힘 계산에 사용.
- 평균 지름: 토크 계산의 기준 지름으로 활용.
- 마찰계수: 실제 전달 가능 토크에 직접적 영향.

마무리 요약:
최대 토크는 압력, 평균 지름, 마찰계수를 고려한 정확한 계산을 통해 3,600 N·mm로 결정되며, 이 값이 가장 적합한 답임을 확인할 수 있습니다.