【기계설계】 이끝원 지름 묻는 문제풀이

"Laughter gives us distance. It allows us to step back from an event, deal with it and then move on" - Bob Newhart

"웃음은 거리를 둘 수 있게 해준다. 웃으면 문제를 한 발짝 떨어져 바라볼 수 있고, 해결한 다음, 앞으로 나아갈 수 있다." - 밥 뉴하트

안녕하세요. 이번 포스팅에서는 기계설계 부분에서 기어(gear)의 이끝원 지름을 묻는 문제를 풀어보겠습니다.

[문제]

-공기업 필기시험 예상문제

서로 맞물려 회전하는 보통이의 표준 평기어가 다음 규격과 같은 때, 작은 기어와 큰 기어의 이끝원 지름(mm)은 각각 얼마인가?

<조건>

• 작은 기어의 잇수 30
• 큰 기어의 잇수 120
• 두 기어 축 사이의 중심거리 300mm

[문제풀이]

이번 문제는 기어(gear)에서 이끝원 지름을 구하라는 문제입니다. 아래에서도 언급하겠지만, 이끝원 지름과 피치원 지름을 구하는 방법은 약간의 차이가 있지만 개념이 확실하지 않은 상태에서는 헷갈릴 수 있는 문제입니다. 그 부분에 주의해서 축간거리 개념을 곁들어 푸시면 충분히 쉽게 풀 수 있는 문제입니다. 공기업 필기시험에서도 이 정도 수준의 기계설계 문제가 출제되기도 한다는 점 알고가셔도 좋을 듯 합니다.

우선, 문제에서 주어진 두 축 사이의 중심거리를 이용합니다. (문제에서 특별한 언급이 없으면 '외접' 상태으로 간주해도 무방합니다.)

위와 같이 축간거리(외접으로)를 통해서 기어의 모듈 m = 4을 구하였습니다. 이때, 두 기어의 모듈이 같기 때문에 기어가 서로 맞물려 회전할 수 있습니다. 따라서 이렇게 구한 모듈을 이용해서 문제에서 구하고자하는 이끝원의 지름을 아래와 같이 구할 수 있습니다. 이때, 피치원 지름의 개념과는 구별하셔야합니다.

피치원 지름 대신 이끝원 지름을 구하는 공식을 이용해서 위와 같이 작은 기어와 큰 기어의 이끝원 지름을 구했습니다. 이상!

참고로, 피치원 지름을 구하라고하면, 위 D = mZ 공식을 사용하여 구하면 됩니다. 피치원 지름은 기어가 맞물려서 서로 힘이 작용하는 곳이며, 이끝원 지름은 기어의 가장 끝부분의 원의 지름을 지칭하는 말입니다. 자세한 그림은 위키백과, 네이버 등에서 검색을 통해서나 공부하시는 책의 개념부분을 찾아보시면 좋습니다.