원판, 마찰차,평기어를 사용한 테니스 연습용 머신의 공학적 설계

소개글

원판, 마찰차,평기어를 사용한 테니스 연습용 머신의 공학적 설계에 대한 보고서 자료입니다.

목차

<Contents>

Ⅰ. 기술의 소개 및 필요성2
Ⅱ. 기술 적용시 이점2
Ⅲ. 기계 요소 설계2
Ⅳ. 구성 요소2
Ⅴ. 세부 설계 방안3
Ⅵ. 형상 설계 및 재료 선정4
Ⅶ. 원가 산출20
Ⅷ. 자체평가21
Ⅸ. 총평21

본문내용

m
4.4 mm
ㄷ) 베어링 설계
이 축은 종축의 설계이므로 스러스트 베어링을 사용한다. 축에 작용하는 하중을 구하기 위해서 먼저 축의 무게를 구해보면
원판의 무게는 5kg, 웜휠의 무게 0.986kg이다. 그러므로 축에 작용하는 스러스트 이론하중은 각각을 더한 이다.
실제하중은
수명시간()은 10000시간으로 가정한다.
그에 따른 회전 단위의 계산 수명 L은
동적부하용량 C는
그러므로 표7.6에 의해 C(동적부하용량)=400kg인 단열깊은홈 볼베어링 No.6200선택
4) 축4, 키, 베어링 설계
ㄱ) 축 설계
축의 재료 기계구조용 탄소강(SM35C)
축에 걸리는 회전수
① 강도설계
축에 굽힘 모멘트와 비틀림 모멘트가 같이 걸리므로 피로파손을 고려하여 설계한다. 웜기어 0.98kg, 원판의 무게 5kg 을 이용하여 등가한 결과 최대모멘트가 이고 이므로 굽힘과 비틀림 모멘트가 같이 작용하므로 그에 따른 상당비틀림모멘트를 구하면
이에 따른 축지름은
② 강성설계
비틀림 모멘트가 작용한다고 가정하고, 비틀림 각은 축길이 1m 당 이내로 제한하면
- 축지름
=> 강도설계와 강성설계를 통해 축지름은 로 결정한다.
ㄴ)키 설계
① 원판의 키
키의 폭은 , 높이 , 길이 이다. 키의 길이은 해당 요소의 폭에 따른다. 그리고 키의 재료를 SM35C로 했을 때, 허용인장응력, 허용전단응력, 허용압축응력이 각각
된다. 축에 작용하는 회전력
이 되고, 축에 발생하는 전단응력은
축에 발생하는 압축응력은
이 되고 이 값들은 SM35C의 허용압축, 전단응력보다 작으므로 안전하다.
설계한 키
기계 요소
길이 l
폭 b
높이 h
원판의 키
50 mm
5 mm
4.4 mm
② 마찰차의 키
키의 폭은 , 높이 , 길이 (벨트 2가닥이므로)이다. 키의 길이은 해당 요소의 폭에 따른다. 그리고 키의 재료를 SM35C로 했을 때, 허용인장응력, 허용전단응력, 허용압축응력이 각각
된다. 축에 작용하는 회전력
이 되고, 축에 발생하는 전단응력은
축에 발생하는 압축응력은
이 되고 이 값들은 SM35C의 허용압축, 전단응력보다 작으므로 안전하다.
설계한 키
기계 요소
길이 l
폭 b
높이 h
마찰차의 키
25 mm
5 mm
4.4 mm
ㄷ) 베어링 설계
이 축은 종축의 설계이므로 스러스트 베어링을 사용한다. 축에 작용하는 하중을 구하기 위해서 먼저 축의 무게를 구해보면
원판의 무게는 5kg, 마찰차의 무게 3kg이다. 그러므로 축에 작용하는 스러스트 이론하중은 각각을 더한 이다.
실제하중은
수명시간()은 10000시간으로 가정한다.
그에 따른 회전 단위의 계산 수명 L은
동적부하용량 C는
그러므로 표7.6에 의해 C(동적부하용량)=400kg인 단열깊은홈 볼베어링 No.6200선택
5. 축이음 설계
1) 커플링 설계
전달해야할 토크
플랜지 커플링의 볼트 지름
따라서 볼트지름을 4mm로 선정했다.
볼트, 플랜지 커플링의 재료를 SM35C로 가정하면 허용 전단응력은 이다.
표4.3c를 참고하여 로 선정하였다.
전달할 수 있는 토크
전달해야할 토크 보다 크므로 성립한다.
강도계산을 하면 볼트의 전단응력
볼트 허용 전단응력 보다 작으므로 안전하다.
플랜지 뿌리부의 전단응력
플랜지 허용 전단응력 보다 작으므로 안전하다.
2) 클러치 설계
마찰계수 으로 가정하고 클러치의 바깥지름을 40mm로 설계하면 안지름은 바깥지름의 70%정도 이므로 28mm로 설계하였다.
클러치가 의 토크를 전달해야 하므로
따라서 클러치를 미는 힘 은 78kg이 필요하다.
재료 선정
축,키,커플링,클러치,마찰차 : 기계구조용 탄소강 (SM35C)
웜기어 : 웜-니켈크롬강, 웜휠-인청동
베어링 : 단열 깊은 홈 베어링,단열 스러스트 볼 베어링
Ⅶ. 원가 산출
제 품
종 류
가 격(원)
모터
전폐형유도전동기(1HP,0.75KW)
212,800원
축
기계구조용탄소강
(SM35C)
35,670원
(kg당 1,140원)
키
묻힘키(SM35C)
390원
(개당 30원)
마찰차
구면원추마찰차(3kg)(SM35C)
3,420+원
평기어
평기어(1.5kg x 2)(SM35C)
3,420+원
클러치
클러치(SM35C)
1,610+원
커플링
플랜지 커플링(SM35C)
1,140+원
베어링
단열 깊은 홈 베어링
(No.6200)
5,360원
(개당 1,340원 원)
스러스트 베어링
(No. 51100)
6,920원
(개당 1,730원)
웜기어
웜휠(인청동)
15,238원+
웜(니켈크롬강)
19,548원+
기타요소품
우레탄, 프레임
60000원
(프레임, 우레탄)+
총합
365,516원+(제작비용)
Ⅷ. 자체 평가
평가목록
등 급
비 고
주제선정
상 중 하
야구 선수들의 실생활에 쓰이는 제품의 선택
시스템 모델 선정
상 중 하
여러 가지 아이디어들을 생각한 후 결정하여 모델링을 함
역할 분담
상 중 하
요소별로 나눠서 역할 분담
시스템에 대한 이해도
상 중 하
각 요소에 대한 충분한 이해
역학적 해석
상 중 하
필요한 조건을 설정하여 최대한 이론적 측면에 맞게 설계하기 위해 노력함
조원간의 협력
상 중 하
토론을 통한 의견 수렴
학습 연관성
상 중 하
강의 시간에 배운 내용을 충분히 활용함
보고서 작성
상 중 하
체계적이고 구체적으로 작성
원가 산출
상 중 하
웹상에서 재료별로 원가를 찾았으나 정확히 우리가 원하는 규격에 맞는 것이 없어 다소 어려움을 겪음
따라서 설계상의 원료자재의 단위 무게당의 가격으로 재료비를 산출하고 +로 제작비용을 표기하였음
Ⅸ. 총평
이번 기계요소설계 텀 프로젝트를 시행하면서 가장 어렵고 시간이 많이 걸렸던 점은 책에 있는 문제나 시험문제와 같은 곳에 나와 있는 조건이 전혀 없어서 우리가 여러 상황에 맞게 조건을 정한 뒤 그 부분을 고려해서 설계를 해야 된다는 점이 가장 어려운 부분이었다. 수업시간에 배운 이론을 토대로 조원들과 서로 토론을 하고 의견을 조합하다보니 서로가 잘못 알고 있는 부분에 대해 서로 수정을 해가며 우리가 원하고자 하는 설계를 한 것 같다. 텀 프로젝트를 하면서 설계에 대한 전반적인 느낌을 조금이나마 알게 되었고, 여러 가지를 고려하여 신중히 해야 되고, 그만큼 힘든 작업임을 깨달을 수 있었다.

키워드

기계 요소 텀 프로젝트,   테니스 연습용 머신,   공학 설계,   기계요소설계,   테니스,   기계요소설계,테니스