[기계설계학] 자동차 베어링 설계

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[기계설계학] 자동차 베어링 설계에 대한 보고서 자료입니다.

목차

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고찰

1. 그랜드스타렉스(GRAND STAREX WAGON) 제원

2. 자동차 차축의 직경 설계 -윤거거리 (전)

3. 베어링
　1) 접촉면에 따라
　　TABLE 1-1 미끄럼 베어링과 구름 베어링의 비교
　2) 하중방향에 따라 분류
　　TABLE 1-2 볼 베어링과 롤러 베어링 비교

4. 베어링 설계
　1) 최대 회전수
　2) 차량중량
　3) 베어링 선정

5. 베어링 종류
　① 레이디얼 베어링
　② 스러스트 베어링
　③ 각 베어링 부분의 명칭과 구조

본문내용

의한 감쇠력이 우수하다.
감쇠력이 작아 충격흡수력이 작다.
간편성
제작시 전문지식이 필요하다.
설치가 간편하다.
강성
작다
크다
운전속도
공전속도를 지나 운전할 수 있다.
공진속도 이내에서 운전하여야 한다.
고온
윤활유의 점도가 감소한다.
전동체의 열팽창으로 고온시 냉각장치 필요
규격화
자가제작하는 경우가 많다.
표준형 양산품이다.
호환성이 높다.
(출처:기계설계 이론과 실제(홍장표))
▶ 구름 베어링은 미끄럼 베어링과 비교하여 다음과 같은 장점이 있다.
- 동력이 절약된다.
- 기동저항이 작다.(미끄럼 베어링의 10~15%)
- 윤활유가 절약된다.
- 윤활유에 의한 기계의 오손이 적다.
- 신뢰성이 있다.
- 유지비가 감소된다.
2) 하중방향에 따라 분류
① 레이디얼 베어링(radial bearing)
- 축의 방향과 하중의 방향이 직각(호칭 접촉각이 45˚미만)
② 스러스트 베어링(Thrust Bearing)
- 축의 방향과 하중의 방향이 평행 또는 동일(호칭 접촉각이 45˚이상)
3) 전동체의 형상에 따라
① 볼베어링(Ball bearing)
- 전동체의 모양이 구(Sphere) 모양
② 롤러 베어링(roller Bearing)
- 전동체의 모양이 원기둥(Cylinder) 모양
TABLE 1-2 볼 베어링과 롤러 베어링 비교
볼 베어링
롤러 베어링
전동체
볼
원통
접촉상태
점접촉
선접촉
하중지지력
비교적 작은 하중
큰 하중, 충격흡수
회전속도
고속회전
비교적 저속 회전
마찰
적다
비교적 크다
(출처:기계설계 이론과 실제(홍장표))
4. 베어링 설계
1) 최대 회전수
: 그랜드 스타렉스의 최대 토크는이다.
2) 차량중량
반경방향 하중() :
축방향 하중() :
3) 베어링 선정
Table. 3-5 하중계수 의 값
수명
시간
하중
계수
2000~4000h
5000~15000h
20000~30000h
40000~60000h
때때로 사용
단속적으로 사용한다. 항상 계속 사용하지 않는다.
연속적으로 계속 사용한다.
연속운전으로서 중요한 것
1~1.2
충격이 없는
원활한 운전
가정용 정전기
기구, 자전거
핸드-그라인더
컨베이어
호이스트
엘리베이터
에스컬레이터
톱날판
일반펌프
전동축 분리기
(seperator)
공작기계
윤전기
정당분밀기
모터
원심분리기
중요한 주전동축
중요한 모터
1.2~1.5
보통의 운전상태
자동차
철도차량
전차
소형 엔진
감속 치차장치
배수펌프
제지기계
볼 밀(ball mill)
송풍기
기중기
1.5~2
어느정도 충격과 진동을 수반한다
석탄차
압연기
전차주전동기
2~2.5
진동, 충격을 수반하는 운전
건설기계, 진동이 많은 기어 장치
바이브레이터
조오크러셔
(jaw crusher)
전차구동장치
베어링의 수명() = (하루 5시간 10년 사용)
Table. 3-6 하중계수 의 값 = 1.3로 선택
종류
원통 롤러 베어링
하중의 구분
경하중용
중하중용
형번
안지름
N200
N300
번호
d
C
C0
C
C0

19
95
11400
11000
18600
17000
20
100
12700
12200
21600
19600
21
105
14000
13700
25000
22400

∴ Table. 3-5를 찾아 중하중용 선택하여 지름 95mm인 단열 깊은 홈 레이디얼 볼 베어링을 사용한다. 전동축 설계시 나온 결과값 40mm보다 크기 때문에 적합한 설계임을 알 수 있다.
5. 베어링 종류
① 레이디얼 베어링
-깊은 홈 볼 베어링
높은 반경방향 하중뿐 아니라 축방향 하중도 지지 가능
-매그니토 베어링
외륜에 턱이 한 쪽 밖에 없어 분리 가능
한쪽 방향의 축방향 하중을 받음
축방향 고정이 필요하면 두 개를 대칭으로 배열
다른 베어링들이 음의 공차를 갖는데 비해 매그 니토 베어링은 +0.010/0mm의 공차를 가짐
소형 가전제품, 자동치 시동모터, 진공소재기
-단열 앵귤러 컨택트 베어링
접촉각은 주로 15, 25, 30, 40도 생산됨
접촉각이 크므로 축방향, 고하중에 적합
반경방향 하중을 확실히 받아주려면 두 개를 대칭으로 배열해야 함
고정밀, 고속스핀들에 적합(작은 접촉각 사용)
일반적으로 강철 박판 케이지 사용
고속, 저소음용은 황동, 경금속, 플라스틱 케 이지 사용
-복열 앵귤러 컨택트 베어링
-4점 베어링
축방향 하중이 양쪽 끝으로 작용하며 축방향 하중 이 적은 공간 내에서 이루어지는 곳에 사용됨
전동장치용으로 적합
-자동조심 롤러 베어링
축이 하우징에 대하여 경사진 경우 또는 축의 휨으 로 베어링 내륜이 외륜축에 대하여 경사진 경우에 사용
농기계, 컨베이어, 목공기계, 기타 장축 지지용으로 사용됨
-원통 롤러 베어링
내외륜의 분리가 가능하므로 틈새없이 조립하여 고하중에 견디게 할 수 있다.
전동장치, 진동하는 기계, 궤도차량의 바퀴 베어링 으로 적합
전기모터나 일반기계의 자유단 베어링으로 적합
-니들 롤러 베어링
가장 일반적인 케이지 형상은 M-형상
(단열 또는 복열)
재료 : 강철 또는 섬유 강화폴리아미드
니들 롤러 베어링의 반은 내륜없이 표면경화 처 리된 축에 직접 끼워져 사용됨
축방향 하중이 작용하는 경우는 스러스트 볼 베 어링, 앵귤러 콘택트 볼 베어링과 복합되어 설 치된다
-테이퍼 롤러 베어링
접촉각은 대부분 10~16이며 축방향 하중이 큰 경우는 30도 쓰인다.
한 개로 압연된 강철 박판 케이지 사용
반경방향 하중이 축방향 하중을 상쇄시키므로 짝으로 대칭되게 배열하면 축방향 하중을 상쇄시킨다.
-구면 롤러 베어링
자동 조심 롤러 베어링 계열
케이지는 절삭가공된 강철, 황동, 경금속을 사용
무거운 충격 하중에는 강하나 축방향 하중에는 약함
광산용 차, 롤러 지지용으로 사용
-자동 조심 롤러 베어링
② 스러스트 베어링
-스러스트 궤도 홈 볼 베어링
-앵귤러 컨택트 스러스트 볼 베어링
-구면 롤러 스러스트 베어링
축방향 고하중용이고 상당한 반경방향 하중도 동시에 받아냄
자동조심계열
크레인의 기동 베어링, 고부하용 웜 기어용으 로도 사용
-원통 롤러 스러스트 베어링
-니들 롤러 스러스트 베어링
-테이퍼 롤러 스러스트 베어링
③ 각 베어링 부분의 명칭과 구조
-베어링의 구조
-구름 베어링의 구조실물
-전동체의 여러 가지 형상
- 각 베어링의 구조

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