1.

제2장 동력전달 계통의 특성과 성능에 관한 핵심문제

1. 1.2km의 거리를 왕복하는데 4,5분이 소요되었다면 평균주행 속도는 얼마인가?

㉮ 64km/hr ㉯ 48km/hr

㉰ 32km/hr ㉱ 24km/hr

해설 : s 1.2×2

V= ─── = ─── = 32km/hr

t 4.5

──

2. 45km/hr 의 속도로 주행하고 있던 자동차가 10초 후의 속도가 60km/hr로 되었다. 평균가속도는 얼마인가?

㉮ 16.7m/sec2 ㉯ 12.5m/sec2

㉰ 0.84m/sec2 ㉱ 0.42m/sec2

해설 : (V₁-V₀)

A=──── V₁ : 나중속도(m/s)

V₀ : 처음속도(m/s)

45×1000

V₁ = 45km/hr = ───── = 12.5m/sec

3600

60×1000

V0 = 60km/hr = ────── = 16.7m/sec

3600

16.7-12.5

∴A= ────── =0.42m/sec²

3. 어떤 자동차가 3km의 길을 왕복하는데 15분 걸렸다면 왕복 평균 속도는 얼마인가?

㉮ 16km/h ㉯ 20km/h

㉰ 24km/h ㉱ 28km/h

해설 : 6km

─── = 0.4km/min× 60 = 24km/h

15분

4. 차량 총중량이 10톤인 화물차가 36km/h의 속도로 구배 1/50의 언덕길을 올라갈 때 1초간에 수직방향으로 몇 m 올라가는가?

㉮ 0.1m ㉯ 0.2m ㉰ 0.4m ㉱ 0.5m

해설 : 1000

초속(v) = 36 × ─── = 10m/s

3600

수직방향 속도 = 10 × ── = 0.2m/s

5.어떤 자동차의 엔진의 최고 출력이 4,800 rpm에서 70ps이고 바퀴의 반경이 32cm라면 최고 출력시 차속은 몇 km/h인가?(단,감속비는 4.8: 1)

㉮ 100km/h ㉯ 120km/h

㉰ 140km/h ㉱ 80km/h

해설 : 바퀴의 원주 = πD = 3.14×0.64

≒2m

4800

회전수 = ─── = 1000rpm

4.8

∴ 2×1000×──── = 120km/h

1000

6. 여유 구동력 130PS이고, 차량 총 중량이 3230kg, 회전부분 상당 중량(3230×0.1)kg인 자동차의 가속도는 얼마인가? (단, 중력가속도는 9.8m/sec2이다)

㉮ 0.4m/sec² ㉯ 0.5m/sec²

㉰ 0.7m/sec² ㉱ 0.9m/sec²

해설 : P

α = ──── ㆍg m/sec²

W+△W

W : 차량 총중량 △W : 회전부분 상당중량

P : 여유구동력 α : 가속도

130 130

α = ─────── × 9.8 = ─── ×9.8

3230+3230×0.1 3553

= 0.3585692≒ 0.4m/sec²

7. 36km/h로 주행하던 차가 브레이크를 걸기 시작해서 5초 후에 정지했다. 이 차의 감속도는 얼마인가?

㉮ 1m/ sec² ㉯ 2m/ sec²

㉰ -1m/ sec² ㉱ -2m/ sec²

해설 : (V₀- V₂)

감속도 (B) = ─────

1000

ㆍ 36km/h × ───── = 10m/s

3600

B = ──── = 2m/sec2

8. 기관의 회전력이 14.06mkg일 때 1100 rpm을 한다면 이 때의 출력은?

㉮ 17.80 ㉯ 18.60

㉰ 20.80 ㉱ 21.60

해설 : TㆍR 14.06× 1100

BHP = ─── = ────── = 21.60

716 716

9. 전부하 상태로 회전하고 있는 기관의 마력이 21.6ps일 때 1100rpm에서 최대토크를 내고 안전계수가 40%일 때 클러치에 전달되는 토크는 얼마인가?

㉮ 9.06m-kg ㉯ 10.06m-kg

㉰ 11.06m-kg ㉱ 14.06m-kg

해설 : BHP×716 21.6×716

T = ──────= ───── = 14.06

N 1100

10. 클러치 마찰면의 압력이 300kg, 마찰면의 평균 유효 반경이 50cm, 마찰계수가 0.3일 때 기관에 전달되는 토크는 얼마인가?

㉮ 40cm-kg ㉯ 40m-kg

㉰ 45cm-kg ㉱ 45m-kg

해설 : T = 0.3×300×0.5 = 45m-kg

11. 클러치 마찰면의 압력이 300kg, 마찰면의 평균 유효 반지름 Rm=40cm, 마찰계수μ=0.3 일 때 전달 될 수 있는 엔진의 회전력 T는 몇 m-kg인가?

㉮ 24cm-kg ㉯ 0.5m-kg

㉰45cm-kg ㉱ 45m-kg

해설 : 회전력(T) = μPRn

μ :마찰계수 P: 전압력 R: 클러치유효반경

∴ T = 0.3×200×0.4 = 24m-kg

r₁+r₂

유효반경(R) = ───

12. 건식 단판 클러치의 토크가 10mㆍkg, 마찰면의 외경이 20cm, 내경이 16cm이고 마찰계수가 0.25라면 9개 스프링 전체에 걸리는 힘을 구하라.

㉮ 18.5kg ㉯ 185kg ㉰ 1850kg ㉱ 1.85kg

해설 : T

T = μㆍFㆍRㆍn F =─────

μㆍRㆍn

1000

F = ─────────── = 185kg

10+8

0.3× ( ─── ) ×2

13. 자동차의 속도가 80km/h 일 때 120PS이 작용한다면 이 자동차의 구동력은 얼마인가?

㉮ 265kg ㉯ 305kg ㉰ 365kg ㉱ 405kg

해설 : 120×75 9000

F = ──── = ────── = 405kg

80 22.22

───

3.6

14. 다음과 같은 제원의 4단 기어가 구동되는 경우 여유 구동력은 얼마인가?

기관의 최대 화전력 :14.8kg-m/2800rpm

차량 총중량 : 1940kg

구동륜의 유효 반경 : 0.32m

제 1단 변속비 : 2.24

제 4단 변속비 : 1.0

종감속비 : 4.72

저속기어 전동효율 : 0.9

구름 저항계수 : 0.015

㉮ 284.6kg ㉯ 264.1kg

㉰ 206.3kg ㉱ 196.5kg

해설 : TㆍT ㆍF1ㆍη

여유구동력 F= ───────

14.8×1.0×4.72×0.9

=──────────── F=196.5[kg]

0.32

15. 타이어의 반경이 0.3m인 차가 회전수 800rpm으로 달릴 때 회전력이 15mㆍkg이라면 이 차의 구동력은 얼마인가?(단, 마찰계수는 무시)

㉮ 45kg ㉯ 50kg ㉰ 60kg ㉱ 70kg

해설 : T 15

F= ── = ─── = 50kg

r 0.3

16. 입력축의 기어가 35개 입력축과 물리는 카운터 기어가 47개, 출력축 2단 기어가 31개, 출력축과 물리는 카운터 기어의 잇수가 23개 일 때 기관이 2300rpm을 한다. 추진축의 회전수는 얼마인가?

㉮ 1198rpm ㉯ 1272rpm

㉰ 1351rpm ㉱ 1382rpm

해설 : z₂ Z_b 47 31

변속비(Tr) = ── × ── =──×──

Z₁ Z_a 35 23

= 1.809

DN = 2300×──── = 1272rpm

1.809

17.엔진 회전수가 1500rpm이고 변속비가 3, 종감속비가 5, 출력이 32PS일 때 추진축에 걸리는 토크는?

㉮ 45.82mㆍkg ㉯ 4.58mㆍkg

㉰ 0.45mㆍkg ㉱ 0.54mㆍkg

해설 : PSㆍr 1500

T= 716.2 ───(mㆍkg) N =───

N 3

= 500rpm

T= 716.2× ──── = 45.82mㆍkg

500

18. 유성기어 장치에서 선기어의 잇수가 20, 유성기어의 잇수가 10, 링기어의 잇수가 40, 선기어를 고정시키고 유성기어 캐리어를 200회전시키면 링기어의 회전수는 얼마인가?

㉮ 100으로 감속 ㉯ 240으로 증속

㉰ 300으로 증속 ㉱ 460으로 증속

해설 : 피동 40 2

변속비 = ─── 에 의해 ───── = ─

수동 20+40 3

1 3

회전수 = ── ×200 = ── × 200

2 2

──

= 300회전 증속

19. 유성기어의 링기어 잇수가 50, 선기어 잇수가 20, 유성기어 잇수가 10이다. 링기어를 고정하고 선기어를 구동하면 변속비는 얼마인가?

㉮ 0.14 ㉯ 0.4 ㉰ 2.5 ㉱ 3.5

해설 : 70

변속비 = ── = 3.5 즉 3.5:1로 감속

20. 전부하 상태로 회전하고 있는 기관의 토크가 8kg-m이고, 클러치 압력판의 추력이 240 kg일 때 마찰면의 외경은 얼마인가?(단, 마찰계수 0.4, d₂=2d1, 안전 계수 1.4이다)

㉮ 31cm ㉯ 28cm ㉰ 24cm ㉱ 20cm

해설 : d₁+2d₂

8×1.4= 0.4×240×────

d₁=15.5cm, d₂=31cm

21. 어떤 기관이 65PS/2500rpm으로 회전하며 클러치의 출력축이 2350rpm으로 회전하며압력판의 내경 10cm, 외경 22cm, 추력 600 kg, 마찰계수0.35kg이다. 클러치의 전달 효율은 얼마인가?

㉮ 78.6% ㉯ 84.8% ㉰ 89.5% ㉱ 92.2%

해설 : 65

T1 = 71620×─── = 1862kgㆍm

2500

5+11

T2 = 0.35×600×──── = 1680kgㆍm

1680×2350

전달효율= ─────── × 100 = 84.6%

1862×2500

22. 오버드라이브 장치는 무엇을 이용한 것인가?

㉮ 엔진의 여유 출력

㉯ 엔진의 회전 속도

㉰ 자동차의 주행 저항

㉱ 구동 바퀴의 구동력

해설 : 엔진의 여유 출력을 이용하여 주행속도를 30%높이고자 함.

23. 변속기 입력축 기어의 잇수가 29, 입력축과 물리는 카운터 기어이 잇수가 37, 출력축기어 잇수 27,출력축과 물리는 카운터 기어의 잇수가 25일 때 기관이 2500rpm으로 회전한다면 추진축의 회전수는 얼마인가?

㉮ 2385rpm ㉯ 2243rpm

㉰ 1814rpm ㉱ 1629rpm

해설 : 37 27

변속비(Tr) = ( ──×── ) = 1.378

29 25

2500

추진축의 회전수 = ───── = 1814rpm

1.378

24. 속도비가 0.2이고 토크비가 2.0이다. 이 때 펌프가 4000rpm으로 회전하고 있으면 이 토크 변환기의 효율은 얼마인가?

㉮ 0.1 ㉯ 0.2 ㉰ 0.3 ㉱ 0.4

해설 : η_t

속도비 =───

η_p

0.2= ──── χ=0.2×4000=800rpm

4000

T_t

토크비 = ─── = 2.0

T_p

T_tη_t 2×800

토크변환기의 효율 η= ─── = ────

T_P 1×4000

= 0.4

25.1500kgㆍm의 비틀리 모멘트를 받는 축의 지름은?(단, 허용 비틀림 응력을 5kg/m2라 한다)

㉮ 90mm ㉯ 114.5mm

㉰ 140mm ㉱ 180mm

해설 : 5T 5×1500×1000

d= 3 √ ─── = 3√ ───────

τa 5

=114.5mm

26. 1500kgㆍm의 비틀리 모멘트를 받는 속빈축이 바깥지름을 125mm일 때 안지름은 얼마인가?

㉮ 86.8mm ㉯ 92.4mm

㉰ 102mm ㉱ 106mm

해설 : d₂³

T = τ_a ㆍ──── (1-χ⁴)

5T 5×1500000

∴ =4 √ 1- ───── =4√ 1- ─────

τ_ad₂³ 5×125³

=⁴ √ 1-0.76 ≒ 0.694

d₁ =χd₂ ∴0.694×125 ≒86.8m

27. 외경 70mm, 내경 65mm,길이가1,000 mm 인 추진축의 위험 회전수는?

㉮ 12425rpm ㉯ 9825rpm

㉰ 11464rpm ㉱ 27428rpm

해설 : 60ㆍπ √ Eㆍlㆍg

ηc = ──── ㆍ─────

2l² Aㆍr

√ D²₁ +D²₂

재료가 강관일 때 Nc= 0.12×10⁹×───--

√ 70² +65²

=0.12×109×─────── = 11464rpm

1000²

28. 차량 중량 2500kg인 자동차가 36km/h의 속도로 회전반경 10m의 커브길을 주행할 때의 원심력은 얼마인가?

㉮ 2500 ㉯ 2551 ㉰ 5000 ㉱ 5102

해설 : 36

WㆍV² 2500× (──)²

3.6

F=──── = ────── =2551kg

gㆍR 9.8×10

29. 구동 피니언의 잇수 13, 링 기어의잇수가 58일 때의 종감속비는 얼마인가?

㉮ 3.74 ㉯ 4.46

㉰ 5.11 ㉱ 5.36

해설 : 58

종감속비 DN =─── = 4.46

30. 변속기 제3속의 감속비가 1.50이고 총감속장치의 구동 피니언의 잇수가 7, 링기어의 잇수가 42이다. 총 감속비는 얼마인가?

㉮ 6 ㉯ 9 ㉰ 12 ㉱ 14

해설 : 총감속비 = 변속비 ×종감속비

종감속비 = ─── =6

총감속비 = 6×1.5 = 9

31. 피니언 잇수가 6, 링기어 잇수가 36, 추진축 의 rpm이 1500일 때 왼쪽 바퀴가 150 rpm을 하면 오른쪽 바퀴는 몇 회전인가?

㉮ 50rpm ㉯150rpm ㉰ 250rpm ㉱ 350rpm

해설 : 1500

R = ─── ×2 - 150 = 350rpm

──

32. 회전속도가 2400rpm일 때 각속도(rad/ s)는 얼마인가?

㉮ 125.5 rad/sec ㉯ 175 rad/sec

㉰ 225.5 rad/sec ㉱ 251 rad/sec

해설 : 2πN 2×3.14×2400

W= ───= ────── = 251rad/sec

60 60

33. 허용전단 응력이 500kg/cm2이고 1500 rpm인 기관의 변속비가 30.6일 때 38ps의 출력을 낸다. 이 자동차 추진축의 지름은 얼마인가?

㉮ 38.4m ㉯ 3.84m

㉰ 38.4cm ㉱ 3.84 cm

해설 : 71620ㆍPSㆍr

토크(T)= ────────

71620×38×3.06

= ──────── = 5552(cm-kg)

1500

실축(d) = 1.72 ³ √ ──

5552

= 1.72 ³ √ ──── = 1.72×2.23= 3.84cm

500

34. 차량총중량 2000kg인 자동차가 30°의 구배길을 올라갈 때 견인력은 얼마인가?(단, 마찰계수는 0.3)

㉮ 519.6kg ㉯ 1000kg

㉰ 1519.6kg ㉱ 2732kg

해설 : 견인력 = 중력에의한 등판저항 +

마찰에 의한 전동저항

= 2000×sin 30°+0.3×2000×cos 30°

= 2000×0.5+0.3×2000×0.866

= 1000+519.6 = 1519.6kg

35. 기관의 회전수 2500rpm, 제3속의 변속비1. 45, 구동피니언의 잇수 7, 링기어의 잇수 25일 때 자동차의 주행속도는 얼마인가?(단, 타이어의 유효 반경은 25cm이다)

㉮ 64.5km/hr ㉯ 58.6km/hr

㉰ 52.0km/hr ㉱ 45.5km/hr

해설 : πDN 60

주행속도(V)= ───── × ────

T₁ㆍ F_r 1000

3.14×0.25×2×2500 60

= ─────────── × ────

25 1000

1.45 × ──

= 45.5km/h

36. 제3속으로 주행하는 자동차의 추진축, 전달 토크가 60m-kg, 추진축의 회전수가1,0 00rpm, 제3속의 감속비가 1.5일 때 기관의 rpm은 얼마인가?

㉮ 1500rpm ㉯ 3000rpm

㉰ 1800rpm ㉱ 2400rpm

해설 : 1000× 1.5 = 1500rpm

37. 그림과 같은 차축의 지름을 구하여라.

(단, 허용 휨 응력을 5kg/mm²라한다)

㉮ 90mm ㉯ 100mm

㉰ 115mm ㉱ 130mm

해설 : 휨모먼트(M) = 2500×300

=750000kgㆍmm

10 M 10×750000

d=3√ ──── =3 √ ────── ≒ 115mm

δa 5

38.어떤 자동차가 경사각 10° 구배의 아스팔트 도로를 30km/h로 주행하고 있을 때 이 때의 구름 저항은 얼마인가?(단, 차량 총 중량은 16 00kg, 구름 저항 계수는 0.015이다)

㉮ 160.4kg ㉯ 132.1kg

㉰ 53.6kg ㉱ 23.6kg

해설 : 구름저항(Rr) = μㆍWㆍcosθ

= 0.015×1600×cos10°

=24×0.9875≒23.7kg

39. 자동차 주행 방향의 측정 윤거가 1.92m, 높이 2.44m인 자동차가 80km/hr의 속도로 주행하고 있다. 공기 저항은 얼마인가?(단, 공기저항 계수 = 0.003이다)

㉮ 45kg ㉯ 58kg ㉰ 50kg ㉱ 25kg

해설 : 공기저항(Ar) = fㆍAㆍV²

1000

=0.003×(1.92×2.44)×80² × ────

3600

≒ 25kg

40. 차량 총중량 2000kg의 자동차가 평탄한 아스팔트 도로를 100km/h로 주행하고 있다. 이 때의 공기저항은 얼마인가?(단, 자동차의 전면 투영 면적은 2.0mm², 공기 저항계수는 0.003)

㉮ 33.4kg ㉯ 167kg

㉰ 16.7kg ㉱ 334kg

해설 : Ar =fㆍAㆍV2

1000

= 0.003×2.0×100² ×──── = 16.7kg

3600

41. 승용차의 전면 단면적이 1.8m2, 공기 저항계수가 0.015로 90km/h로 주행할 때 공기 저항은 얼마인가?

㉮ 16.9kg ㉯ 0.675kg

㉰ 169kg ㉱ 67.5kg

해설 : 1000

Ar = 0.015×1.8×90²×──── =16.9kg

3600

42. 자동차의 전면 단면적이 1.5m2, 공기저항 계수가 0.025인 자동차가 풍속 30km/h로 주행하고 있다. 이 때의 공기 저항은 얼마인가?

㉮ 82.52kg ㉯ 93.75kg

㉰ 96.34kg ㉱ 98.25kg

해설 : 150+30= 180km/h

180²

공기저항(Ar)= 0.025×1.5×───

3.6

=93.75kg

43. 차량 중량 1480kg인 자동차가 0.21m/ sec 2의 가속도로 주행할 때 가속 저항은 얼마인가?(단, 회전관성 중량은 0.05W이다)

㉮ 18kg ㉯ 33kg ㉰ 45kg ㉱ 52kg

해설 : W +W'

Ra = ────── ×a

1480×1.05

Ra =────── × 0.21 = 33kg

9.8

44. 평탄한 도로를 40km/h로 주행중인 자동차가 앞지르기 위하여 가속하였더니 10초 후에는 76km/h가 되었다. 이 때의 가속 저항은?

(단, 차량의 총중량 2000kg, 회전부분의 상당중량 2000×0.1kg)

㉮ 178kg ㉯ 200kg ㉰ 224kg ㉱ 302kg

해설 : 76-40

가속도(a)= ───── = 1m/sec2

3.6×10

W+W'

가속저항(Ra)=───── ×a

2000+(2000×0.1)

Ra = ────────── ×1 = 224kg

9.8

45. 차량 중량 1300kg의 자동차가 8%경사로면을 주행할 때 구배 저항은 얼마인가?

㉮ 45kg ㉯ 68kg ㉰ 72kg ㉱ 104kg

해설 : W×G 1300×8

구배저항(Rg)= ─── = ──── =104kg

100 100

46. 차량 중량 3260[kg]의 화물 자동차가 10°의 경사로면을 등속도 주행할 때의 전 주행 저항은 얼마인가?

㉮ 566kg ㉯ 640kg ㉰ 710kg ㉱ 855kg

해설 : 전주행저항(R)=Rr+Rg

R=0.023×3260+3260 sin10°

= 74.98+566.1≒641

47.차량 중량 1250kg의 자동차가 8%의 경사로면에 정지하고 있다가 주차 브레이크를 풀면 20초 후의 주행 거리는 얼마인가?(단, 전주행저항은 65kg이다)

㉮ 51m ㉯ 64m ㉰ 102m ㉱ 204m

해설 : 65×9.8

가속도(a) =───── = 0.51m/sec²

1250

1 1

주행거리(s)=──at² =──×0.51×20²

2 2

=102m

48. 중량 1.5톤인 자동차가 변속기를 중립으로 놓은 상태에로 시속 40km/h로 평탄한 도로를 주행할 때 구름 저항이 40kg/톤이면 정지할 때 까지의 주행거리는 얼마인가?

㉮ 15.94m ㉯ 157.4m

㉰ 19.72m ㉱ 197.2m

해설 : 40

Rr = ─── ×1500 = 60kg

1000

뉴톤의 제2법칙 F= ─── a

Fg 60×9.8

a=─── = ─────── =0.392m/sec2

W 1500

1000
(40×────)2

V2 3600

S=─── =──────── =157.47m

2a 2×0.392

동력전달 계통의 특성과 성능에 관한 핵심문제 정답

1.㉰ 2.㉱ 3.㉰ 4.㉯ 5.㉯ 6.㉮ 7.㉯ 8.㉱ 9.㉱ 10.㉱ 11.㉮ 12.㉯ 13.㉱ 14.㉱ 15.㉯ 16.㉯ 17.㉮ 18.㉰ 19.㉱ 20.㉮ 21.㉯ 22.㉮ 23.㉰ 24.㉱ 25.㉯ 26.㉮ 27.㉰ 28.㉯ 29.㉯ 30.㉯ 31.㉱ 32.㉱33.㉱ 34.㉰ 35.㉱ 36.㉮ 37.㉰ 38.㉱ 39.㉱ 40.㉰ 41.㉮ 42.㉯ 43.㉯ 44.㉰ 45.㉱ 46.㉯ 47.㉰ 48.㉯