기계요소설계 나사잭설계

소개

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.

참고자료

· 없음