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(기계설계) 제1강 나사설계

기계요소설계 나사잭설계 레포트

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기계요소설계 나사잭 스크류잭(ScrewJack) 설계

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기계요소설계 나사잭설계 레포트

소개글 기계요소설계 나사잭 설계

목차 1. 일반적인 운동용 나사 재료의 압축응력을 조사하여 사다리꼴 나사에서 결정하라.

① 일반적인 나사 재료

② 사다리꼴 나사 결정

2. 사각나사로 간주 했을 때, 나사를 회전시키는데 필요한 토크를 계산하라.

3. 나사부에 발생하는 최대 전단응력을 계산하고, 안전도를 검토하라.

4. 나사의 효율과 자립조건을 검토하라.

① 나사의 효율

② 나사의 자립조건

5. 나사 재질의 접촉허용압력을 조사하여 암나사부의 길이를 설계하라.

6. 나사잭의 핸들 재료를 조사하여, 그 길이와 직경을 설계하라.

가 된다.

7. 재료비, 가공비, 조립비 등의 경제적인 관점에서 본 제품의 단위 생산당 원가를 추정하라.

① 나사 잭의 무게

② 재료비

③ 기타 가공비 & 조립비

④ 단위 생산단 원가

⑤ 시중에서 판매 되는 나사 잭

8. 출처

본문내용 ① 일반적인 나사 재료

-JIS기준-

위의 표는 나사의 재료에 대해서 나열 한 것이다. 위 재료 중 가장 저렴하고 널리 쓰이는 기계 구조용 탄소강 중, 중탄소강인 S45C 를 선택했다.

재료로 선택한 중탄소강에 대해 간략히 소개하자면 탄소가 0.42~0.48%가 함유된 연성 재료로서, 구하기 쉽고, 저렴하고, 가격에 비해 기계적 성능이 우수하고, 가공성이 좋고, 단조성도 좋고, 열처리도 까다롭지 않기 때문에 단조품의 소재로 널리 사용 된다.

② 사다리꼴 나사 결정

이 식을 바탕으로 , 골지름의 크기를 계산한다. 는 항복점을 넣어서 계산한다. 그 이유는 SM45C는 연성재료다. 다시 말해서 항복점 이상의 압력을 받으면 재료의 변형이 일어난다. 나사가 일정 압력 이상의 힘을 받아서 변형이 일어나서 망가져 버린다면 사용할 수 없기에, 항복점을 기준으로 나사를 설계한다. 위의 표에 있는 인장강도는 변형이 일어난 후 파단이 일어나는 강도이기에 사용하지 않는다.

6. 나사잭의 핸들 재료를 조사하여, 그 길이와 직경을 설계하라.

나사의 재료와 나사 핸들의 재료의 강도가 차이가 나게 되면 임의의 어떤 하중을 가했을 때 둘 중 하나는 부서진다. 그렇게 설계를 하면 아무런 의미가 없으므로, 둘 다 같은 재료를 사용해서 부서지더라도 같이 부서지도록 설계 한다. 그러므로 핸들 재료도 역시 SM45C를 사용하도록 하였다.

T는 위에서 구한 , F는 문제에 명시된 40kg을 대입한다.

두 값으로 재료의 길이를 구하면,

R은 가 나온다.

이 값을 이용해서 모멘트를 구해서 직경을 구하도록 한다.

우선 모멘트는 의 식을 통해서 구한다.

모멘트를 구했으니 이 식을 변형하여 직경을 구한다.

식을 변형하는 과정을 간단하게 설명하면,

Z는 축의 단면계수로, 원이이므로 다.

이 값을 위 식에 대입하면,

가 된다.

이 식을 d에 관한식으로 정리하면,

그리고 이 식에 M은 , 에는 SM45C의 항복응력인 을 대입한다.

그러므로 손잡이의 직경 d는 13.35mm로 제작하도록 한다.

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기계설계 나사 공식 개념 정리

일반기계기사 실기 – 기계재료 나사 공식 개념 정리

사각나사 삼각/사다리꼴나사, 나사잭, 볼트너트

*11년도부터 19년도까지 풀고 직접 정리했습니다.*

*공식정리입니다. 자세한 설명이 있는 글이 아닙니다.*

사각나사 기본

1. 지름

ks규격집에 있는 미터 보통나사입니다.

대충 참고로만 보시고

그림 그려본건데 이거도 대충 보세요

유효지름d2 은 골지름d1과 호칭(바깥)지름d의 중간값, 평균값입니다.

피치로 적은 이유는 나사산 높이보다 피치가 더 많이 나오기 때문입니다.

*피치는 이런 개념입니다.

2. 각도

이거도 대충 그려봤습니다. 별로 중요하진 않습니다.

리드각에 있는 p는 피치입니다.

나사잭

얘가 제일 중요합니다.

문제는 거의 다 나사잭에서 나옵니다.

사각나사 사다리꼴나사 볼트너트 다 나사잭에서 출발합니다.

얘는 좀 잘 그렸습니다. (제 기준으로요)

기계 하나에 볼트너트 나사 역학 다들어있습니다.

1. 비틀림모멘트

T1 (12년1회 13년1회….19년1회)

T2 (11년2회 12년2회 14년1회 17년1회)

d2유효지름을 사용합니다.

T1은 문제에 기본적인 유효지름, 피치 등등만 주어졌을 때

T2는 문제에 ‘자리면 마찰계수, 자리면 마찰 평균직경’ 이라는 단어가 나올 때 사용합니다.

(리드각 마찰각 공식은, 저거 쓰면 각도 공식을 한번 더 사용해야 해서 답 오차가 좀 커집니다.)

T=Fl (12년1회 15년2회 16년1회 18년1회 19년1회)

손잡이부분 공식입니다.

위에서 T1+T2=T를 구한 후 F를 구하는 문제가 나옵니다.

2. 굽힘모멘트 (12년1회)

손잡이 부분 직경 구할 때 나옵니다.

한번만 나왔지만 문제은행이므로 또 나올 수 있습니다.

3. 동력 (11년2회 12년2회 14년1회 18년1회)

속도는 m/min으로 나오기 때문에 60으로 나눠줍니다.

또 문제에 102*9.8로 나눠주는 것도 있던데, 단위변환입니다. 해도 안해도 숫자는 비슷하게 나옵니다.

4. 효율 (11년2회 12년2회 14년1회 15년4회 17년1회 18년4회)

두 가지가 있습니다.

역학 수치가 나오면 첫 번째 공식, 각도가 나오면 두 번째 공식을 사용하면 됩니다.

+나사의 자립조건(18년4회)

삼각/사다리꼴 나사

왜 여기다 적었나면

마찰계수만 바꿔주면 되기 때문입니다.

상당마찰계수

마찰계수를 사용하는 부분, 마찰각을 넣는 부분에 얘를 사용하면 됩니다.

그리고 사다리꼴 나사의 각도는 30도입니다.

(ks규격이 그렇습니다.)

5. 볼트너트

볼트너트가 나오면 응력을 물어봅니다.

볼트너트의 응력은 d1골지름을 사용합니다

ㄱ. 인장응력 (13년1회 13년2회 14년4회 17년4회)

ㄴ. 전단응력 (13년1회 14년4회)

ㄷ. 최대인장응력 (14년2회 14년4회)

ㄹ. 최대전단응력 (13년1회 17년2회)

허용전단응력과 헷갈리면 안됩니다.

네 뭐 재료역학에서 나왔던 부분입니다.

응력들 구해서 최대전단응력 구하고 안전률 구하는 문제가 나옵니다.

+안전률

혹시몰라서 적었습니다.

ㅁ. 너트 높이 (14년4회 16년1회 16년2회)

p는 당연히 피치입니다.

h도 당연히 나사산의 높이입니다.

q는 허용접촉면압력입니다. 문제에서 주어집니다.

ㅂ. 내압이 작용하는 실린더커버

a. 실린더 커버 체결력

b. 볼트 작용하중

어쩌다 가끔 나오는데

그냥 내압=볼트응력 이라고 생각하시면 됩니다.

ㅅ. 볼트에 작용하는 힘 (13년4회 19년2회)

개스킷 그려봤습니다.

이게 원리를 증명하려면 그래프그리고 그래야하는데

공식정리이므로 공식만 적겠습니다.

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