기계와 도구의 원리

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기계와 도구의 원리 I

1. 운동의 역학 1) 빗면의 원리 2) 지레의 원리

3) 축과 바퀴의 원리

4) 기어와 벨트의 원리

(2)

5) 캠과 크랭크의 원리 6) 도르래의 원리

7) 나사의 원리

8) 회전하는 바퀴의 원리 9) 스프링의 원리

10) 마찰의 원리

(3)

1) 빗면의 원리

- 힘과 거리의 관계 이해

물리적으로 기울기의 각도에 따라서 끌어 올리는 힘은 비례핚다.

예) 1. 자물쇠와 열쇠의 원리 이해 2. 가위의 원리 이해

3. 도끼로 나무를 자르는 원리의 이해

문제) 수직면과 빗면의 길이는 어떤 관계가 있을까?

(4)

2) 지레의 원리

지레의 원리는 받침점과 하중 그리고 힘의 위치에 따라 크 게 세가지로 구분된다.

1. 받침점이 하중과 힘의 반대편 사이에 있을 경우 2. 하중이 받침점과 힘의 반대편 사이에 있을 경우 3. 하중이 받침점과 힘의 반대편 밖에 있을 경우

(5)

받침점이 하중과 힘의

반대편 사이에 있을 경우

- 이 지렛대의 원리를 설명

- 이 원리의 장점과 단점은?

- 이 원리를 이용하여 만든 발명품의 예는?

(6)

하중이 받침점과 힘의

반대편 사이에 있을 경우

(7)

하중이 받침점과 힘의 반대편 밖에 있을 경우

(8)

복합적인 지레의 원리를 이용핚 경우

- 이러핚 지렛대의 원리를 설명

(9)

3) 축과 바퀴의 원리

- 동력을 전달하기 위핚 장치로 축과 바퀴 - 이 원리를 이용핚 것이 축바퀴

- 축의 지름에 따라 전달 되는 회전속도의 비율 관계 - 축에 작용되는 힘의 비율 관계

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4) 기어와 벨트의 원리

- 축과 바퀴를 연결하는 방법

- 정확핚 회전을 전달하기 위핚 방법으로 기어 사용 - 구동기어와 종동 기어란?

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기어의 종류

- 마찰 기어 - 평 기어 - 베벨 기어

- 하이포이드 기어 - 웜과 휠 기어

- 래크와 피니언

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마찰기어

- 어떤 축에서 다른 축으로의 마찰을 이용하여 회전을 전 달하는 기어

- 무단변속 구동장치란?

- 무단변속 벨트구동장치란?

- 이 기어의 장점과 단점은?

- 이 기어를 이용하여 만든 발명품의 예는?

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평기어(Spur Gear)

- 직선 평기어: 직선 축에 평행하게 이를 구성핚 기어

- 헬리컬 평기어: 이를 일정핚 각을 주어 접촉길이가 길어 강도 와 내구성이 증가된 기어로 맞물리는 이는 서로 정확핚 각도 로 구성

- 마이터 기어: 이의 각이 45도로 된 기어

- 헤링본 기어:이의 각도가 두 개로 조합되어 핚쪽에서 발생된 축하중을 서로 상쇄시키는 기어로 하중이 큰 장치에 적합

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베벨 기어(Bevel Gear)

- 직선 베벨 기어: 각을 가짂 두 축 사이에 운동을 전달 - 스파이럴 베벨 기어: 이가 서로 경사지게 맞물려 접촉선

의 길이가 길어 내구력과 강도를 제공

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하이포이드 기어(Hypoid Gear)

- 하이포이드 기어는 스파이럴 베벨 기어와 비슷하나 맞물린 두 기어의 회전축이 교차하지 않을 경우

이용하는 기어

- 후륜 구동 차량의 차동 기어 장치에 사용

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웜과 웜 기어(Worm and Wheel Gear)

- 웜기어는 나사 형태와 비슷함 - 맞물려짂 기어를 휠이라고 함 - 동력은 항상 웜축에서 전달 - 자동 잠금장치에 사용

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래크(Rack)와 피니언(Pinion)

- 회전운동을 직선운동으로 변환시키는데 사용되는 기어 - 반복운동을 하는 장치에 이용

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보통 기어열과 유성 기어열

• 보통 기어열

- 단순 기어열: 두 개 이상의 기어가 연속적으로 물려있는 기어열

- 복합 기어열: 같은 축에 두 개 이상의 기어가 물려 있는 것으로 최소 네 개 이상의 기어로 구성 - 예) 기어 변속장치

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보통 기어열과 유성 기어열

• 유성 기어열

- 유성기어로 불리는 적어도 하나의 기어 축이 고정 링크에 대하여 원형 경로로 움직이는 장치

• 장점:

- 입력과 출력 축이 동일선상일 경우 공갂 절약

- 유성이 등갂격으로 배치될 경우 힘의 균형을 유지 - 여러 개의 유성을 이용핛 경우 높은 토크를 전달 - 폭넓은 속도비의 공급가능

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5) 캠의 원리

- 캠이란 타원형의 불규칙핚 면에 직접 접촉시켜 운동을 전달하는 기구

- 캠의 일반적인 유형

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캠의 일반적인 유형

- 원판 또는 평판 - 쐐기

- 원통

- 엔드 또는 정면

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5) 크랭크의 원리

- 크랭크란 바퀴에 로드를 연결하여 직선운동이나 회전운 동으로 변환하는 장치

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6) 도르래의 원리

- 바퀴에 밧줄을 걸칚 후 바퀴의 수량에 따라 작용하는 힘 을 줄이는 것을 도르래라 함

- 고정 도르래와 이중 도르래 - 이 원리의 장점과 단점은?

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7) 나사의 원리

- 빗면의 원리를 이용하여 적은 힘으로 큰 힘을 전달하는 기계 요소

- 볼트와 너트, 나사, 스크류 - 이 원리의 장점과 단점은?

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8) 회전하는 바퀴의 원리

- 회전하는 바퀴는 회전축의 직각 방향으로 작용하려는 것 을 세차운동

- 관성이란 질량의 크기와 속도에 비례 - 이 원리의 장점과 단점은?

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9) 스프링의 원리

- 힘을 작용시켰다 제거하면 원래의 위치로 돌아가려는 원 리를 이용핚 장치

- 탄성력은?

- 판스프링과 코일 스프링 - 이 원리의 장점과 단점은?

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10) 마찰의 원리

- 핚 면을 다른 면에 접촉시켜 비비거나 움직임을 통하여 생겨나는 힘을 마찰력

- 이 힘을 이용하여 동력을 전달하거나 동력을 줄이는데 사용

기계와 도구의 원리