Chapter 2. 나사
나사의 개요
리드 : 원통을 한바퀴 회전시킬 때의 축방향 이동거리 피치 : 산과 산, 골과 골 사이의 거리
tan
≈
나사의 종류
결합용 나사 운동용 나사
1. 미터나사 : mm, 2. 유니파이나사 : inch, 3. 관용나사 : inch,
1. 사각나사
2. 사다리꼴나사 : 미터계 인치계 3. 너클(둥근)나사 : 이물질 방지
나사의 역학
사각나사 삼각나사
tan
′ tan ±
∓
±
′ × ′
′ tan ′
cos
′ tan ′ ±
∓ ′
′ ±
′ × ′
나사의 자립조건
: 나사를 푸는데 힘이 소요 : 정지상태
: 저절로 풀림
≥
≥
파괴이론
m ax
m ax
볼트의 설계
축방향 하중만 작용하는 경우 축방향 하중 및 비틀림이 동시에 작용하는 경우
⇒
⇒
너트의 설계
(여기서, : 너트의 높이, Z : 나사산의 수, : 허용 접촉면압)
사각나사 삼각나사
′
cos
토크
자리면 마찰 토크 무마찰조건에서의 체결 토크
× ×
× tan ×
× 총 체결 토크
나사의 효율
효율 마찰조건에서의 일량 무마찰조건에서의 일량
마찰조건에서의 토크 무마찰조건에서의 토크
tan
tan : 사각나사의 효율
tan ′
tan : 삼각나사의 효율
m ax : 나사의 최대 효율
Chapter 3. 키, 핀 코터
묻힘키
× × ×
× ×
키에 작용하는 전단응력 키에 작용하는 압축응력
⇒
스플라인
스플라인에 작용하는 힘
× × × ×
힘 허용면압 × 접촉면적 × 잇수 × 접촉효율 스플라인에 작용하는 토크
× × × × × ×
토크 힘 × 반경
코터
코터 전단응력 로드 구멍 압축응력
축 인장응력 소켓 인장응력
로드 인장응력 소켓 구멍 압축응력
Chapter 4. 리벳이음
줄수 : 한 피치 내에 있는 리벳의 갯수
코킹 : 강판의 가장자리를 75~85° 정도로 눕혀서 정으로 때리는 작업 플러링 : 강판과 같은 두께의 공구를 이용하여 때리는 작업
리벳이음의 강도 계산
리벳의 전단 : ① × ×
강판의 절단 : ② × × ′ × 단, ′: 강판 구멍의 직경 리벳의 압괴 파손 : ③ × × ×
리벳의 직경과 피치의 관계
리벳의 피치 : ① ② ′
리벳의 직경 : ① ③
리벳이음의 효율 강판의 효율
구멍이 없을 때의 인장력
구멍이 있을 때의 인장력 ′ ′ ′
리벳의 효율
구멍이 없는 강판의 인장력 리벳의 전단력
리벳 이음의 효율 min
강판의 두께 ⇒ 단, : 부식계수
편심하중을 받는 리벳
각 리벳에 걸리는 합력 중에서
최대값 m ax가 리벳의 허용응력 이하가 되도록 설계한다.
⇒ 리벳군의 중심에서 가장 먼 거리에 있는 리벳의 전단강도를 구한다.
하중에 의한 직접 전단력
모멘트에 의한 전단력
×
×
∴ ×
거리의 리벳수 ×
합력 cos
리벳의 직경
중심으로부터 가장 먼 거리에 있는 리벳의 합력을 적용
m ax m ax
⇒ m ax
내압을 받는 원통의 리벳이음
⇒ ≥ ⇒
이음효율과 부식여유를 고려하면,
Chapter 5. 용접
맞대기 용접
인장응력 × ≈
×
전단응력 × ≈
× ×
굽힘응력 ×
×
× ≈
×
전면 필렛 용접
기하학적 가정 cos
목부의 인장응력
× × × ×
측면 필렛 용접
목부의 전단응력
× × × ×
편심하중을 받는 필렛 용접
편심하중에 의한 직접 전단응력
× × ×
비틀림에 의한 전단응력
× × m ax 합성 전단응력
m ax cos
극 단면 2차 모멘트
Chapter 6. 축
축의 설계 (단순화된 하중조건)
중실축 중공축
비틀림 × × × ×
굽힘 × × × ×
축의 설계 (복합 하중이 작용하는 경우)
비틀림과 굽힘을 동시에 받는 축 동적효과가 고려되어야 하는 축 상당비틀림모멘트
상당굽힘모멘트
축의 강성설계 바하의 축공식
중실축 중공축
× ×
축의 위험속도
이론식 던커레이의 실험식
⇒ 축의 처짐량
⇒ if
Chapter 7. 베어링
구름베어링 규격표시방법
62YY 00 01 02 03 04~
× 내경번호
기본 부하용량
동적 기본 부하용량 333 으로 500 을 견딜 수 있는 베어링 하중 [ ] : 에 해당하는 회전수 정적 기본 부하용량
베어링의 수명
수명 시간 ×
수명 회전수 × ×
기본 부하용량
베어링 지수 if 볼 베어링 if 롤러 베어링 속도계수(회전계수)와 시간계수 속도계수
시간계수 × ×
한계속도지수 × m ax ⇒ m ax
등가하중 단, : 레이디얼계수, : 트러스트계수, : 속도계수 베어링 하중
이론적 하중 실제 하중
자유물체도를 통해 얻은 하중 × ×
앤드 저널의 설계
m ax ×
베어링 평균압력
저널의 직경 설계
× ⇔ ×
∴
축경비(=폭경비)
× ×
× × ×
∴
발열계수(=압력속도계수) ×
× ∙
마찰손실동력(=단위시간당 마찰일량) 비마찰 일량 (=단위면적당 마찰손실동력)
트러스트 베어링의 설계
베어링 평균압력
발열계수 ×
마찰손실동력 × ×
베어링 평균압력
발열계수 ×
마찰손실동력 × ×
Chapter 8. 축이음
원통커플링
접촉 면압
마찰력
전달 토크 ×
커플링을 조이는 힘 × ×
원통커플링
볼트의 전단력에 의한 토크 × × × ×
플랜지 뿌리부분의 전달토크 × × ×
원판클러치 (다판클러치의 경우, 만 곱하면 됨)
접촉면의 평균압력
전달 토크 × × ×
발열계수 ×
마찰에 의한 전달동력 ×
원추클러치
접촉면에 수직한 힘
sin cos
마찰력에 의한 토크 × × ×
접촉면의 평균압력
접촉면의 폭 sin
Chapter 9. 마찰차
평 마찰차
속비 ,
마찰차의 직경
허용 면압력
전달토크 ×
전달동력
원추 마찰차
속비 , sin
sin
원추반각과 속비의 관계 tan
cos sin tan
cos sin
축하중과 베어링 반력
sin sin cos cos 허용 면압력
sin sin 전달동력
V홈 마찰차 (평 마찰차의 공식에서 대신 ′를 대입하여 계산)
상당마찰계수 ′ sin cos
크라운 마찰차 (무단변속)
속비 종동축 반경
원동축 거리
종동차의 최대 회전수 m ax m in × m ax m in
최대 전달동력
Chapter 10. 기어
스퍼기어
원주피치
직경피치(인치계에서 사용)
기초원 직경 cos cos
기초원 피치 cos cos
이끝원 직경
이 높이
루이스의 굽힘강도
× × × × ×
× × × × ×
× × × × ×
헤르츠의 면압강도 × × × ×
속도계수
저속용 ∼
중속용 ∼
축에 작용하는 수직력 cos ⇒
cos
Undercut 방지법
1. 이높이를 낮게 한다.
2. 한계 잇수 이상으로 설계한다. (
sin ) 3. 전위기어를 만든다.
4. 압력각을 크게 한다.
헬리컬 기어
나선각
축직각 치직각
모듈 cos cos
기준 피치 cos
피치원 직경
cos cos cos cos ×
이끝원 직경
cos
중심거리
cos
루이스의 굽힘강도 (치직각 기준)
× × × × ×
× × × × ×
× × × × × 헤르츠의 면압강도
(축직각 기준) × × × × ×
cos
상당 평기어 잇수
cos
속도계수
저속용 ∼
중속용 ∼
헬리컬 기어에 작용하는 힘 tan
베벨 기어
속비 ,
sin sin
원추반각과 속비의 관계 tan
cos sin tan
cos sin
원추 모선의 길이 sin cos
배원추 반지름
cos
피치원 직경 cos sin
이끝원 직경
cos cos
cos cos
루이스의 굽힘강도
× × × × × ×
× × × × × ×
× × × × × ×
헤르츠의 면압강도 × × × ×
속도계수
저속용 ∼
중속용 ∼
상당평기어 잇수
cos cos
웜과 웜휠
속비
웜기어의 피치원 지름
중심거리
리드각 tan
마찰각 ′ tan ′
cos
효율 tan ′
tan
기어의 전달하중
웜의 회전력 tan ′
Chapter 11. 감아걸기 전동요소
평벨트
벨트의 길이
원동축의 접촉 중심각 sin
종동축의 접촉 중심각 sin
벨트의 길이
원동축의 접촉 중심각 sin
종동축의 접촉 중심각
장력비
if
if
유효장력
if
if
전달토크와 전달동력
전달토크 ×
if
if
인장응력 ⇒ m ax
베어링 하중 cos
V-벨트 (평벨트와 공식이 동일, but ⇒ ′)
상당 마찰계수 ′
sin cos
벨트의 가닥수
벨트의 강도
×
체인전동
링크 수 및 체인의 길이 ⇒ ×
cf) 소수점 이하는 “짝수”로 올림한다.
속도
전달동력
피치원 직경 sin
외경 cot
이의 높이
Chapter 12. 브레이크와 플라이 휠
브레이크의 설계
접촉면압력
제동력
제동 토크 ×
제동 동력
브레이크 용량
(단위면적당 제동 동력)
플라이휠 (= 운동에너지 저장) 관성에너지
질량관성모멘트
과잉에너지 (잉여에너지 )
m ax m in
m ax m in
평균각속도
m ax m in
각속도 변화율
Chapter 13. 스프링
코일스프링
전단응력
m ax
스프링지수
최대처짐
저장에너지
체적
판스프링
최대 굽힘응력
최대 처짐량
최대 굽힘응력
최대 처짐량
최대 굽힘응력
최대 처짐량
공통 스프링상수
