해설 보기
정답웜휠의 이가 웜의 이보다 미끄럼 마찰력이 작용하는 시간이 길다는 설명은 반대로 서술된 것입니다.
핵심 개념
웜과 웜휠 — 큰 감속비와 미끄럼 접촉의 특성
웜과 웜휠은 서로 직교하는 두 축 사이에서 나사 모양의 웜이 웜휠의 이를 밀어 회전시키는 기어 장치입니다. 웜의 줄 수와 웜휠의 잇수 비로 감속비가 정해지므로 한 쌍만으로 1/10~1/100의 큰 감속비를 얻을 수 있어 좁은 공간에 유리합니다. 다만 이 맞물림은 구름 접촉이 아니라 미끄럼 접촉이어서 마찰 손실과 발열이 크고 효율이 낮으며, 웜에는 나사와 같은 축방향(스러스트) 하중이 발생합니다. 특히 웜의 나사산은 회전하는 내내 웜휠과 물려 있어 미끄럼 마찰을 계속 받는 반면, 웜휠의 이는 한 바퀴에 한 번 물림 구간에서만 접촉한다는 점이 이 문제의 핵심입니다.
선지별 해설
①감속비는 웜의 줄 수를 웜휠의 잇수로 나눈 값이므로 한 단만으로도 매우 큰 감속이 가능합니다. 평기어로 같은 감속비를 얻으려면 여러 단이 필요하므로 작은 공간에서 큰 감속비를 얻는다는 설명은 옳습니다.
②웜은 나사와 같은 리드각을 가지므로 맞물릴 때 축방향 하중이 생겨 스러스트 베어링이 필요합니다. 또한 이면이 미끄러지며 접촉하므로 마찰에 의한 동력손실과 발열이 커서 효율이 낮습니다.
③보통 웜을 구동측, 웜휠을 피동측으로 두어 감속합니다. 반대로 웜휠을 구동측으로 하면 리드각이 작아 자립(셀프로킹)이 일어나 잘 회전하지 않으므로 역구동은 일반적이지 않습니다.
④웜의 나사산은 회전하는 동안 계속 웜휠과 접촉하고 있어 미끄럼 마찰이 작용하는 시간이 길지만, 웜휠의 이는 웜휠이 한 바퀴 도는 동안 물림 구간에서만 잠깐 접촉합니다. 설명이 정반대이므로 이 선지가 정답입니다.
해설 보기
정답8산 2줄 유니파이 보통 나사의 리드는 16 mm가 아니라 약 6.35 mm입니다.
핵심 개념
나사의 리드·피치 계산과 호칭 표기법
나사에서 피치 p는 이웃한 나사산 사이의 거리이고, 리드 L은 한 바퀴 돌렸을 때 축방향으로 나아간 거리로 줄 수 n에 대해 L = n × p 입니다. 여기서 반드시 구분해야 할 것이 단위계입니다. 유니파이 나사나 휘트워스 나사 같은 인치계 나사는 피치를 mm로 주지 않고 1인치당 나사산 수, 즉 산수로 표시하므로 8산이면 피치는 25.4/8 mm로 환산해야 합니다. 반면 미터계 나사는 M(바깥지름)×(피치)로 직접 표기하고, 사다리꼴 나사는 나사산각 30도인 미터계 TM 계열과 나사산각 29도인 휘트워스계 TW 계열로 나뉘며 기호 뒤 숫자는 호칭지름을 뜻합니다.