[기계설계] 다축 가공이 가능한 안정구조의 드릴링머신 설계 제작

소개글

[기계설계] 다축 가공이 가능한 안정구조의 드릴링머신 설계 제작에 대한 보고서 자료입니다.

목차

- 서론
1. 연구배경 및연구 동향 및 연구 내용
2. 드릴링머신의 설계
3. 결론

- References

본문내용

141.4 ≤ ≤ 404 , = 400mm 선정
역시 마찬가지로 는,
126 ≤ ≤ 360 , = 360mm 선정
이제 벨트길이를 계산하여 보면,
축간거리 C가 크므로 이 작아져서 다음과 같이 근사적으로 계산할 수 있다.
대입하여 계산하면,
ISO 63의 평벨트 표준길이에 의하여, 로 선정
마찬가지로 를 구하면,
선정
여기서 규격에 맞추어진 벨트와 풀리에 대하여 적합한 축간의 중심거리를 위에서 구한 값과 비교해보자.
여기서 이다.
값을 대입하여 계산하여 보면, 이므로 로 수정한다.
마찬가지로 이므로 로 적용한다.
이제 고무벨트의 너비와 두께를 선정하여 보자. 먼저 유효장력 를 구하면,
= 여기서
= 이 된다.
벨트의 긴장측 장력을 구해보면,
(V<10 m/s 인 경우 를 0으로 취급한다. 여기서 대략 10에 가까우므로 0으로 취급하도록한다.)
이므로
이 된다.
이고, 앞에서 이다. 값을 넣어서 계산하면, 이다.
이완측 장력은, 이다.
여기서 벨트의 허용인장응력은, KS M 6533에 의하여 1종의 경우 이며, 로 임을 알 수 있다.
즉, 규격에 의해 로 층분함을 알 수 있다. 참고로 벨트에 의한 힘의 합력을 구하면,
이다.
벨트에 관해 정리하면,
<풀리>
직경 : D1=112mm, D2=D3=90mm
너비 : 25mm
<축간거리>
= 370mm, = 360mm
<벨트>
= 1060mm, = 1000mm
= 20mm, = 2mm
최종 피동 풀리에서
2. 3 마이터 베벨기어의 설계
기어의 재질은 SM 45C를 사용하고, 잇수는 32개이며, 마이터 베벨기어이기 때문에 피니어 기어와 피동기어의 잇수가 같다. 당연히 교차 각은 이다. 이의크기를 적당하게 하기 위해 KS B1404에 준하여 모듈 크기는 3으로 한다.
먼저 굽힘강도 식을 통해 허용전달력의 안정성을 알아보자.
피치원 원주 속도는
바스 ( G. Bath)의 속도계수 정리에 의하여 일반기계 및 해당
속도의 계산식에,
축각이 이므로
상당 스퍼기어의 잇 수는
원추 거리는
평기어의 모듈기준 치형 계수에 의해 보간법을 적용하면,
기어 재료의 허용응력에 의해 기계구조 용 탄소강 SM 45C 의 혀용 반복 굽힘응력은 이다.
그리고 이너비는 원추거리의 1/4 ~ 1/3 이므로 20mm 으로 한다. 또한 하중계수는 1이다.
따라서 허용 굽힘 강도는
이번에는 면압강도 식을 통해 알아보자.
벨트구동 공작기계에서 베벨기어의 사용 기계계수는 = 1이다. 또한 두 기어의 재료가 동일한 침탄강이므로 재료 계수 이 된다. 따라서 허용 굽힘 강도는 이다.
작은 쪽을 택하여 허용전달 동력을 계산하면,
따라서 우리가 사용하는 동력인 2.2kW에 대해 안전함을 알 수 있다.
<베벨기어>
재질 = SM 45C
Z = 32
m = 3
b = 96mm
압력각 =
2.4 축의 설계
축의 재질은 연강이며, 기어가 크지 않으므로 굽힘모멘트는 고려하지 않는다.
연강의 G값은 이다.
바하의 축 공식을 사용하여, 구동축에서의 축지름을 계산하자. (분당회전수가 가장 작으므로) 먼저 강성설계면에서,
강도설계면에서는,
큰 쪽을 사용규격에 의해 25mm로 결정한다. 가공비용의 절감을 위하여 풀리와 기어샤프트 모두에서 이 지름을 사용하기로 한다.
<축지름>
d = 25mm
2. 5 키의 설계
키의 재질은 연강을 사용하며, 연강의 허용전달응력은 , 허용압축응력은 이다. 기본적인 묻힘키를 사용하기로 하고 KS B 1311에 따라 축지름에 따른 키의 치수를 선정하면, 로 한다. 가장 토크가 많이 걸리는 구동축을 고려하자.
앞에서 계산한 바,
전단응력은
압축응력은
이로서 허용응력에 비해 작은 값으로 안전하다는 것을 알 수 있다. 역시 제작단가를 고려하여 풀리 및 기어에 모두 적용하도록 한다.
<묻힘키>
2. 6 베어링의 선별
베어링을 선별하기 위해서 동력전다로 인하여 발생하는 반경방향 하중과 축방향 하중을 계산해보자.
베벨기어에서
원주속도는
회전력은
반경방향 하중은
축 방향 하중은
구름베어링의 부하용량 및 축 지름에 따라 레디얼 볼베어링인 6205 베어링을 사용하기로 한다.
<베어링>
6205 베어링
내경 = 25mm
외경 = 52mm
두께(폭) = 15mm
동 등가하중 = 1430kgf
정 등가하중 = 800kgf
2. 7 결과
이번 연구에서는 동력 전달 기계요소의 설계에 중점을 두고 진행했다. 그렇기 때문에 최종 피동 기어 이하의 스핀들의 설계나 구성 프레임, 조작부는 제외하였고, 계산 값을 구하여 설계하였다. 또 한 제작 경비를 줄이기 위하여 최소한 제작 부품을 줄였으며, 시중에 구할 수 있는 공용부품을 쓰도록 노력하였다.
3. 결론
이번 과제를 통하여 기계설계요소를 적용한 드릴링머신을 설계하는 것은 많은 어려움이 따랐다. 기본적으로 기계 구동 전달 요소가 많아질수록 동력손실과 고장의 위험성이 커지기 때문에 적절한 성능의 모터를 직결 연결하는 것이 효율상 바람직하였기 때문이다. 하지만 이번 설계를 바탕으로 앞으로 공학도로써 다른 기계를 설계함에 있어 도움을 얻고자 했기 때문에 실험적 측면과 학습적 측면에서 진행하였다. 아직까지 배우지 않은 부분에 대해 조원들과 학습 및 토의만으로 프로젝트를 진행하다보니 오류가 있을뿐더러 잘못된 설계가 될 수 있었음을 인정한다. 하지만 이번 설계를 통하여 앞으로 남은 기계설계 강의를 진행함에 있어 보다 큰 도움이 되리라 생각한다.
연구 진행 시간의 부족과 빠듯한 일정속에 다소 체계적이지 못하고 생략한 부분이 많았다. 또한 프레임의 설계를 통하여 구조역학적인 측면도 다루어보고 싶었으나, 역시 아쉬움으로만 남겨둔다. 기계 조작 또한 웜 기어와 랙 기어를 통하여 조작 가능케 하고 회전 팔레트를 이용하는 구상을 잡았으나, 이번 연구에서 잘 언급되지 못했다. 하지만 이렇게 많은 단계까지 진행을 한 경험은 차후에 다시 이와 같은 프로젝트를 진행할 때 큰 도움이 될 것이다.
References
1. 홍장표, 기계설계(이론과 실제), 북스힐, 축계요소, 동력전달요소, PP 353 ~ 790
2. 한홍걸, 기계설계(EBS), 이그잼, 벨트, PP 170 ~ 176
3. 이종원, 기계제도, 청문각, 치수기입법, 치수공차와 끼워 맞춤

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