한양대 기계공학부 졸업논문 페달 레버의 응력 최소화를 위한 형상 최적설계

소개

한양대 기계공학부 졸업논문입니다
페달 레버의 응력 최소화를 위한 형상 최적설계를 하였습니다
최적설계시 프로젝트로 사용할 수도 있습니다

목차

Abstract
1. 서 론
2. 페달 레버의 해석 조건과 유한요소 모델
3. 페달 레버의 최적설계 문제의 정의
4. 최적설계 문제의 해석 결과
5. 결 론
후 기
참고문헌

본문내용

1. 서 론

최근 자동차의 고성능화에 발 맞추어서 차체및 차량 부품의 경량화가 적극적으로 추진되고 있다. 자동차는 약 2만개의 부품으로 구성되어 있으므로, 각 부품의 최적설계를 통해 무게를 줄일수 있다면, 전체의 중량이 대폭 줄어들어 연비향상에 기여 할 수 있다. 자동차의 페달 레버(Foot pedal lever)에는 브레이크 페달, 클러치 페달, 가속페달이 있으며, 각각 정지, 동력의 단속, 감가속 기능을 한다. 이들 페달은 주로 강으로 제작되며 그 기능및 차량의 종류에 따라 매우 다양한 3차원형상과 치수를 갖는다. 그 중량 또한 무시할 수 없을 정도로 무거운 편이다. 그러므로 페달레버에 대하여 강도와 주변의 여유공간을 기준으로 하여 형상 최적화를 수행하여 불필요한 군더더기 없는 형상을 설계하는 것은 차량의 경량화 와 성능향상을 위해서도 매우 중요하다.(1)
†김동진, 한양대학교 기계공학부
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그간 페달 레버의 제조업체에서는 구조설계 단계에서 주로 설계자의 경험에 의존하여 페달 레버의 치수와 형상을 설계 해 왔다. 근래에 들어서 기존 모델을 해석적으로 분석하여 설계 안전성 및 과잉설계 여부를 검토할 필요성이 제기되었으며, 연비 절감을 위한 경량화라는 최근 시대적 추세에 따라 페달 레버의 최적설계안 도출이 필요한 것으로 판단된다. 페달 레버의 설계 과정에서 두께와 형상 등의 설계변수를 결정하기 위해서는 유한요소 해석 프로그램을 사용하여 많은 횟수의 해석을 반복 수행하여 치수 변화가 변위와 응력에 미치는 영향을 분석할 수 있다.(2)
한편, 제품개발 단계에서 요구되는 시험 규격을 만족하는 최적의 설계변수(design variables)를 결정하기 위하여 최적설계 기법을 활용할 수 있으며, 페달 레버의 설계과정에서도 이러한 기법을 적용하여 보다 효율적이고 안전한 설계개선 방안을 도출할 수 있다. 본 연구는 기존의 설계에서의 무게를 만족시키면서 페달에 발생하는 응력을 최소화하는 페달 레버의 최적 형상을 도출하는데 주안점을 두고자 한다.

참고자료

· (1) Boo Youn Lee, Hyun Woo Lee, 2007, Shape optimal design to minimize the weight of the pedal arm of an automotive clutch, 대한기계학회논문집 A권, 제31권 제2호, pp.269~276
· (2) Jungtaek Kim, Cheol Kim, Taeseong Song, Chulwoo Park, 2004, The shape optimization of automotive pedal arms and the effect of a rib,한국자동차공학회 2004년도 추계학술대회논문집, pp.932-937
· (3) Shin, H. M and Im M. H.,2003, Development of the Weight Optimized Clutch and Brake Arms for Automobiles, Proc. of the center for automotive parts Technology, Vol. 7 pp 109~116.
· (4) Charles E. Knight, 1993, The Finite Element Method in Meshanical DesigPWS-KENT Publishing Company, pp.151
· (5) Boo Youn Lee, Hyun Woo Lee, 2007, Shape optimal design of an automotive pedal arm using the taguchi method, 한국정밀공학회지 제24권 제3호, pp.76-83