mechanical vibrations project

소개글

mechanical vibrations project 에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

할 때 중요하게 고려해야 된다고 생각되는 여러 설계 제한조건에서 몇 가지를 뽑아 평가하여 비교해볼 수 있다. 각 부문별 중요하다고 생각되는 정도에 따라서 만점 달리하였고, 공학은 cost를 줄여야하는 경제성을 가장 지켰다고 생각되는 4번 웜기어를 활용한 설계가 최종적으로 가장 높은 점수를 받게 되었다.
4. Describe the possible measurement error of your device.
위 2번 문제에서 가정한 편심축회전이나 추가 진동은 실제로는 완벽히 제거할 수 없다.
드럼이 편심축 회전을 하거나 좌우로 진동할 수 있고, Bar는 양쪽에서 받는 압축응력으로 인해 굽어지거나 x축 방향이 아닌 방향으로 진동할 수도 있다. 그렇게 되면 이 달라져 마찰계수 측정에 오차가 생길 수 있다.
기계 부품별 추가 오차 원인
기어 제작 시 치수 오차로 두 기어의 기어비가 달라 동력이 고르게 전달되지 못할 가능성
기어의 무게로 인해 동력 손실이 발생할 가능성
기어와 기어 사이의 맞물림에서 충돌로 인한 마찰 손실이 일어날 가능성
벨트와 축 사이에서 헛도는 현상으로 원하는 출력전달이 전달되지 못할 가능성
모터의 출력이 일정하지 않을 가능성
소리와 열 등으로 인한 에너지 손실
5. The bar may need to be centered before the next step in the manufacturing process can begin. The above device can also be used to get the center position of the bar by applying some damping. Explain how this is possible.
Damping 방법으로는 Coulomb damping 과 Viscous damping 두 가지를 수업시간을 통해서 배웠다. 위와 같은 be centered 가 가능한 상황을 설명하기 위해서 두 가지의 경우를 나누어서 적용해본다.
그러나 Coulomb damping을 적용할 경우, 변위가 보다 작은 범위에서는 모두 평형 상태가 되어 언제든 정지 할 수 있으므로 바의 무게중심을 정 중앙에 위치시키는 데는 부적합하다.
Viscous damping 적용
바에 Viscous damper를 설치하여 진동을 감쇠시킬 경우 운동 방정식은 다음과 같다.
에 따라 가 달라지고, 그에 따라 진동 양상은 Underdamped, Overdamped, Critically damped motion의 세 가지 형태로 나뉜다.
가장 일반적인 Underdamped motion을 살펴보면
마지막 식을 그래프로 나타내면 (다음 장)
위와 같이 지수 함수를 따라 sin함수가 점차 0에 수렴해가고 있음을 (즉 무게중심이 점차 정중앙으로 오게 되는 것을) 볼 수 있다.
여기서 조금 더 빠른 공정을 위해 Damping ratio 를 1로 두어 Critical damping을 유도한 그래프는 다음과 같다.
결론 Viscous damper를 사용하여 Critical damping을 유도하면 바의 무게중심이 가장 짧은 시간 내에 중앙으로 오게 된다.우리는 be centered 하게 하는 공정을 하기 위해서는 가급적 빠른 시간에 그 작업이 완료되고 다음 공정으로 넘어가기를 원할 것이다. 따라서 가장 rapid 한 change를 보여주는 Critically damped motion이
6. Assume the length, radius, and material of the bar. Assume the amount of initial misalignment. Assume that sliding between the drums and the bar never ceases. Design the drums (i.e., their radius and what they are made of) and determine their placement so that sliding is maintained for the entire range of motion. You can make any assumption is necessary.
= 드럼의 반경, = 진폭, = 초기 무게중심 이탈 거리,
= 두 드럼 바깥쪽에 나와 있는 양쪽 바의 길이의 합
두 드럼이 맞닿아 있을 경우가 최대반경을 가지는 경우이므로
는 두 드럼의 반지름의 합보다 작아질 수 없고, 바의 길이 보다 커 질수 없으므로
따라서 두 드럼의 반경 및 거리는 다음의 조건을 만족시켜야 한다.
또한, 바가 두 드럼 위를 벗어날 수 없고, 바를 드럼에서 벗어나지 않게끔 눌러주는 장치가 없다고 할 때, 바의 무게중심이 드럼 사이를 벗어나면 바가 기울어지므로
초기 무게중심 이탈 거리 는 다음 두 조건을 만족 시켜야 한다.
Necessary assumption
① Damping 이 되지 않은 상태에서 바는 좌우로 자유진동 하므로 이다. 즉, 바가 드럼위에 올려질 때 축 방향의 속도, 즉 초기 속도 는 0 라고 가정한다.
② 로 바를 드럼위에 올려놓는 순간부터 바와 드럼 사이에 Sliding이 일어난다고 가정한다.
실제 생산되는 제품 규격 적용
사용할 재료(원형강) : 일반 구조용 압연 강재 (SS400)
반경 R : 25mm
단위중량 : 3.85kg/m
길이 : 2m
총 중량 : 7.70kg
위와 같이 생산되는 환봉의 무게를 지지하고 환봉이 초기에 어느 위치에 떨어지는 지를 고려했을 때
먼저 () 를 만족시키기 위한 값으로서
를 정한 뒤,
를 만족시키는 를 구하면
이므로 이어야 한다.
위 두 조건을 모두 만족시키는 ()이다.
드럼 재질의 선택
위와 같은 상황에서 드럼에게 요구되는 주요 요소는 바의 하중을 견디기 위한 강도와 바와의 지속적인 마찰을 견딜 수 있는 내마모성, 마찰열을 식혀주기 위해 분사하는 냉각수에 의한 부식을 견디기 위한 내부식성 등이 있다.
따라서 우리는 드럼의 재질을 조질형 고장력강(SM570) 으로 정하였다.
\\
첫째, 항복강도가 크고 내마모성이 좋다.
둘째, 가공성도 좋아서 내마모성을 더욱 높일 수 있는 표면열처리가 가능하다,
셋째, 내부식성이 좋아 냉각수에 대한 부식이 적다.

키워드

mechanical vibrations project ,   Bar,   운동마찰계수,   설계 제한조건,   기어,   진동수