자동차 축 설계

소개글

자동차 축 설계

목차

(1) 강도설계에 의한 축 지름의 결정
(2) 강성설계에 의한 축 지름의 결정
(3) 강도 및 강성을 고려한 축 지름의 결정
(4) 축의 공차 및 경도

본문내용

(1) 강도설계에 의한 축 지름의 결정

(a) 축 재료의 선정
축의 재료는 일반적으로 인장강도가 비교적 낮고, 연성이 풍부한 0.1~0.4%C 정도의 탄소강이나 저합금강을 사용하지만, 고하중 및 고회전수의 축에는 Ni강, Ni-Cr강, Cr-Mo강 등의 특수강이 사용된다. 또한, 보통 크기의 축은 인발강이나 열간압연강이 사용되지만 지름이 100[mm] 이상이면 단조에 의해 소재를 만든다. 공장용 전동축이나 저속 회전용은 탄소강의 냉간 인발봉을 필요에 따라 표면 경화시켜 사용하며, 베어링으로 지지되는 저널(journal)부는 내마모성을 필요로 할 때는 고주파 경화, 또는 침탄처리한 표면 경화강을 사용하기도 한다.
축의 재료는 KS규격에 의해 그 성질 및 용도에 따라 분류가 되어있다. 여기에서 차축에 알맞은 축의 재료를 선정할 수 있고 차축의 재료를 선정함으로써 인장강도의 값 또한 알 수 있다. KS규격에 의해 보통 차축에 쓰이는 재료는 기계구조용 탄소강 또는 크롬 몰리브덴강을 사용한다. 크롬 몰리브덴강이 특수강으로서 좀더 안전한 설계를 할 수 있지만, 그만큼 가격이 올라간다는 것을 생각해보면 적절한 재료를 선정하는 것이 중요하다. 보통 일반 승용차의 무게가 13~17kN임을 감안하여 12kN의 자동차무게 및 차축1.2kN의 재료를 아래의 KS규격을 참조하여 선정하면,
위의 표를 참고하여 차축의 재료는 기계구조용 탄소강(KS D 3752)로 선정한다.

(b) 굽힘모멘트의 계산(M)
문제에서 필요한 굽힘모멘트는 위험하중에 의한 베어링부분의 굽힘모멘트를 말한다. 그러므로 먼저 주어진 자동차의 총 무게를 가지고 위험 하중을 구해야한다. 차축은 굽힘하중만을 받는다고 가정하고, 차축의 무게 와 자동차의 무게 의 무게에 의한 하중이다. 이것은 자동차와 차축이 4개의 차축베어링 부분에 각각 가할 수 있는 최대 위험 하중을 말한다. 이 위험하중을 이용하여 베어링 부분에서의 굽힘모멘트 값을 계산하면 다음과 같다.

참고 자료

없음