재료역학 설계 - 비틀림설계

소개글

재료역학 설계 - 비틀림설계에 대한 보고서 자료입니다.

목차

설계문제

제한조건

해결방안

기계구조용 탄소강이란?

문제풀이

결과

분석

첨부자료

본문내용

1. 설계 문제 - 비틀림
그림과 같이 전기모터가 500rpm으로 500kw의 동력을 주축 AB, 1:2의 감속 비를 갖는 기어박스, 그리고 구동축 CD를 통하여 컨베이어 구동장치에 전달한다.
다음과 같은 제한조건을 갖는 주축과 구동축의 최소직경들을 구하라.
2. 제한 조건
축의 하중상태는 교번하중이다.
축은 파괴되어서는 안되고 구동축의 길이 50cm에서의
비틀림 각도는 2˚를 초과하면 안 된다.
축 재료는 기계구조용 탄소강으로 할 것.
축 직경은 KS 표준 회전축 직경 중 선정할 것.
베어링에서의 마찰, 굽힘 응력, 충격의 영향은 무시할 것.
3. 해결 방안
교번 하중일때 안전계수 S = 8로 지정한다.
(재료역학 내 표 참고)
교번하중은 크기와 그 방향이 충격 없이 주기적으로 변화하는 것이다.
기계 구조 용 탄소강으로는 SM40C를 이용한다.
E=200Gpa, ν=0.29
KS표준 회전축 직경을 이용해 근사값을 도출한다.
4. 기계 구조용 탄소강이란?
기계 구조용 탄소강은 기계부품용 재료로 가장 많이 사용된다. 그러나 기계구조용 탄소강은 열처리 부분의 치수에 따라 그 기계적 성질이 현저하게 달라지는 점에 주의해야 한다. 기계구조용 탄소강 중에서 저 탄소강(탄소함유량 0.1% - 0.25%)은 볼트나 너트, 핀 재료로 사용되며, 기어에는 고 탄소강을 사용한다.
고 탄소강은 열처리에 의해 기계적 성질을 개선할 수 있기 때문에 담금질과 뜨임 열처리를 사용하는 경우가 많다.
5. 문제조건( 주축 토크 )
중략
6. 결과
비틀림 각도 2도를 초과하지 않고 파괴되지 않는 길이 50cm의 구동축의 직경은
77.43mm이다.
허용 전단응력하의 주축의 직경은 122.92mm이고 구동축의 직경은 154.86mm이다.
KS표준 회전축 직경을 가지는 주축의 초소 직경은 130mm이고 구동축의 최소직경은 160mm이다.
동일 토크작용 하 중공축 설계, 소량의 재료로 부분적인 소형화 가능. 원가절감에 있어 축의
가공방법에 따라 비용의 차이발생.
7. 분석
재료역학 책 내 자료를 참고해 연강의 교번하중이 작용 시 안전계수(S)를 8로 적용하였다.
KS표준 KS B 0406 표준번호를 통해 축의 직경을 찾아 설정해야 한다.
최소직경이므로 올림을 하여 직경을 찾아 적용하였다.

키워드

재료역학,   비틀림,   설계