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금오공대 기계공학기초실험2 열전달실험(전도,대류,복사)

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공학/기술| 2024.06.28| 5페이지| 5,000원| 조회(86)

족보, 실험보고서, 금오공대, 기계공학기초실험, 열전달 실험, 기계공학기초실험2

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금오공대 기계공학과 기계요소설계 텀프로젝트

기계요소설계 텀프로젝트 과제명 : 감속 기어열 설계 (주어진 설계 조건에 대하여 피니언과 기어 그리고 입출력축 크기 설계) 금오공과대학교 기계공학과 목차 1) 설계조건 및 하중조건 제시 2) 기어 설계시 작성한 계산 과정(시행착오 과정 포함) 3) 3D CAD 를 이용한 피니언 기어 형상 설계 4) 3D CAD 를 이용한 전체 기어열 조립 형상 5) 기어 설계 결과 요약 표(보고서 가장 마지막 부분에 위치) 부록) 사용된 데이터 값의 근거 자료 보고서에 첨부 1) 설계조건 및 하중조건 제시 설계 조건 - 기어 및 축 재료 : SM 45C 연강 - 입력축 지름(mm) : 15mm - 피니언 기어 피치원 지름 : 90mm - 공구 압력각 : 20.0 도 - 피니언의 회전속도 : 650 rpm - 감속비 : (3:1) - 치폭 : 보통 너비(8m) - 백래시 양 : 0 - 이끝높이 : 보통이 - 이끝틈새 : 절삭치 조건 하중 조건 . 축설계는 입력축의 비틀림 강도 . 기어설계는 기어의 굽힘 강도만을 고려 . 안전계수 : 1 피니언 모터 입력축 기어 기계 출력축 (설계 간략도) 2) 기어 설계시 작성한 계산 과정(시행착오 과정 포함) 기어설계에서 흔하게 쓰이는 기어재료 중 SM 45 C 연강의 허용 굽힘응력은 sigma _{a}=294 [ N/mm ^{2}] 이다. 허용전단응력은 설계조건 tau _{a}=0.7 sigma _{a}=205.8 [ N/mm ^{2}]를 사용하여 설계했다. 먼저 입력축의 설계하는 과정은 다음과 같다. d _{0} = root {3} of {{16T} over { pi tau _{a}}}= root {3} of {{16*T} over {pi *205.8}}=15mm. 계산하면 T=136379.48 [ N BULLET mm ^{2}] 비틀림모멘트 T=136379.48 [ N BULLET mm ^{2}]만큼의 힘을 주기 위해서 피니언에서 접선력 F _{t} 발생하게 되는데 비틀림모멘트와 기어의 압력각을 이용하여 기어의 전달력을 구하면 F _{t}= {2T} over {D`cos` alpha }= {2*136379.48} over {90*cos20 DEG }=3225 N 이다. 기어의 설계에서 수정된 루이스의 설계식을 모듈에 관한 식으로 표현하면 F _{t}= f _{v} `f _{w} ` sigma _{b} `m`b`Y= f _{v} ` sigma _{b} `8m ^{2} `Y 이다. v= {pi D _{1} N _{1}} over {60000}= {pi *90*650} over {60000}=3.063[ m/s`] (10 m/s` 보다 작으므로 속도계수는 다음과 같다.) f _{v} = {3.05} over {3.05+3.063}=0.4989 기어에서 필요한 회전력을 충분히 도달하기 위해 수정된 루이스의 설계식을 모듈에 관한 식 F _{t}= f _{v} ` sigma _{b} `8m ^{2} `Y 는 F _{t}= {2T} over {D`cos` alpha }= {2*136379.48} over {90*cos20 DEG }=3225 N 보다 커야 한다. 이제 인벌류트 치형의 기어에서 묘듈의 표준값 IOTA 계열에서 m 값을 선택해서 시행착오법을 통해서 값을 추론하는 과정은 다음과 같다. m=1로 가정해보자. m=1, Z _{1}=90 이므로 치형계수 Y를 선형보간법으로 계산하면 {0.447-0.435} over {100-75} = {Y-0.435} over {90-75} Y=0.4422 이므로 F _{t}= f _{v} ` sigma _{b} `8m ^{2} `Y=(0.4989)(294)(8)(1) {} ^{2}(0.4422)=518.88 이므로 틀린 값이다. m=2로 가정해보자. m=2, Z _{1}=45 이므로 치형계수 Y를 선형보간법으로 계산하면 {0.409-0.397} over {50-43} = {Y-0.397} over {45-43} Y=0.4 이므로 F _{t}= f _{v} ` sigma _{b} `8m ^{2} `Y=(0.4989)(294)(8)(2) {} ^{2}(0.4)=1877 N 이므로 틀린 값이다. m=2.5로 가정해보자. m=2.5, Z _{1}=36 이므로 치형계수 Y를 선형보간법으로 계산하면 {0.384-0.371} over {38-34} = {Y-0.371} over {36-34} Y=0.3775 이므로 F _{t}= f _{v} ` sigma _{b} `8m ^{2} `Y=(0.4989)(294)(8)(2.5) {} ^{2}(0.3775)=2768 N 이므로 틀린 값이다. m=3.0 로 가정해보자. m=3 Z _{1}=30 이므로 치형계수 Y는 바로 Y=0.359이므로 F _{t}= f _{v} ` sigma _{b} `8m ^{2} `Y=(0.4989)(294)(8)(3) {} ^{2}(0.359)=3791 N 이므로 기어에서 필요한 회전력을 충분히 도달하면서 가장 효율적인 값임을 알 수 있다. 감속비가 3:1 로 주어져 있으므로 피니언의 잇수는 Z _{1}=30 이므로 기어의 잇수 Z _{2}=90 이다. H=Fv에서 H가 정해져 있을 때, 감속비를 통해 속도를 줄임으로써 힘의 이득을 얻게 된다. 감속비가 3:1 이므로 출력축에는 입력축보다 3배의 힘을 가지게 되므로 출력축에 발생하는 비틀림모멘트는 3*T=409138.44 [ N BULLET mm ^{2}] 따라서 출력축의 축지름 d _{0} = root {3} of {{16T} over { pi tau _{a}}}= root {3} of {{16*409138.44} over {pi *205.8}}=21.634mm 이다. 3) 3D CAD 를 이용한 피니언 기어 형상 설계 4) 3D CAD 를 이용한 전체 기어열 조립 형상 5) 기어 설계 결과 요약 표(보고서 가장 마지막 부분에 위치) 학번 이름 기어 허용 굽힘 응력(Mpa) 축 허용 전단 응력(Mpa) 형상계수 모듈 피니언 잇수 기어 잇수 입력축 직경(mm) 출력축 직경(mm) 20200204 김선호 294 205.8 0.359 3 30 90 15 21.634 부록) 사용된 데이터 값의 근거 자료 보고서에 첨부 - 기계요소설계 포인트제 3판 저자: 홍장표 출판: 퍼스트북 - 국가표준 포털사이트 https://standard.go.kr/KSCI/standardIntro/getStandardSearchList.do

공학/기술| 2024.06.28| 8페이지| 10,000원| 조회(228)

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