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[기계요소설계] ScrewJack 설계 평가A좋아요

[ 1 ] 설계 목표 및 제한 조건◎ 설계 목표- 그림과 같은 나사잭(Screw Jack)에서 W = 5000 [㎏]을 들어 올리려고 한다.◎ 제한 조건- 운동용 나사를 사용할 것- 구성품은 KS 규격을 적용할 것- 재료비, 가공비, 조립비 등의 경제적인 관점을 고려할 것[ 2 ] 설계 과정< 1 > 일반적인 운동용 나사 재료의 압축응력을 조사하여, 수나사를 30° 사다리꼴 나사에서 결정하라.운동용 나사 재료의 압축응력을 알기 위해서는 나사가 어떤 재료를 사용했는지를 먼저 알아야 한다. 나사의 재료로 사용하는 재료들 중에서 많이 쓰이는 S45C와 SCM440 중에서 S45C를 선택하였다.재료의 물성치를 알기 위해서 유용한 인터넷 사이트인 매트웹(http://matweb.com)에서 검색해보았다.S45C를 검색했을 때, JIS S45C Steel이 검색되었다. 이 중에서 가공상의 이점과 가격면에서의 이점을 감안했을 때, 열처리(Tempered)된 재료보다 기본 타입(Normalized)을 선택하는 것이 효율적이라고 생각하였다.허용응력을 찾아보면 343㎫ 임을 확인할 수 있었다.# 30° 사다리꼴 나사의 지름 결정나사잭에 사용할 나사는 인장만을 받는 나사에 속한다. 그러므로 다음 식을 적용한다.KS표준검색센터(http://www.standard.go.kr/)에서 사다리꼴 나사에 관한 기술표준을 검색한 결과 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.나사의 호칭바깥지름유효지름골지름Tr 16×216.00015.82014.92914.72913.50013.179Tr 18×418.00017.70015.90515.64013.50013.074나사의 규격에 따라 안정성을 가늠해볼 때, Tr 18×4를 선택하였다.< 2 > 사각나사로 간주했을 때, 나사를 회전시키는데 필요한 토크를 계산하라. (나사산 사이의 마찰계수와 바닥면의 마찰계수는 각각 0.1, 0.01로 가정)계산의 기준은 나사산이 나사산을 타고 올라갈 때의 리드각을 감안한 토크값과 나사산과 바닥면 사이의 마찰계수를 감안한 토크값을 더하여 최종 토크값을 계산해 내었다.< 3 > 나사부에 발생하는 최대 전단응력을 계산하고, 안전도를 검토하라.#최대 전단응력 계산과정< 2 >에서 구한 “사각나사로 간주했을 경우”의 토크 값을 토대로 최대 전단응력과 안전도를 검토해보도록 한다.압축응력전단응력#안전도 검토이때,는 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.S45C 물성치에서 "Tensile Stress,yield" 항목을 참조하여 비교해본 결과 계산된의 값은 S45C의 항복응력에 비해 낮았기 때문에 매우 안전한다고 생각된다.< 4 > 나사의 효율과 자립조건을 검토하라.# 나사의 효율설정한 조건값들을 기준으로 한 나사의 효율은 39% 이다.우리가 배웠던 식에서는 리드이 곱해져야 하지만 설계하고 있는 나사는 한줄 나사이기 때문에에서이기 때문에 피치 값이 곧 리드 값이 된다.# 나사의 자립조건나사가 스스로 풀리지 않으려면 자립조건을 만족해야 하는데, 이때 자립조건을 판단하는 리드각의 한계는이므로 이것을 나사의 효율식에 대입해보면 자립조건을 만족하는 나사의 효율은 그 효율이 50%를 넘지 못한다.따라서 지금 계산해 낸 나사의 효율은 39%이므로 나사의 자립조건을 만족시킨다고 볼 수 있다.< 5 > 나사 재질의 접촉허용압력을 조사하여 암나사부의 길이를 설계하라.# 나사 재질의 접촉허용압력Tr 18×4 의 나사 길이를 100mm 로 가정한다면, 나사산의 수는 25개이다. 따라서# 암나사부의 길이나사의 길이를 100mm로 가정했고, 계산된 암나사부의 길이는 99.05mm로 계산되었다. 설계된 결과는 수나사가 암나사의 밖으로 약 1mm정도 돌출되어 있으며, 만약 수나사에 비해서 암나사의 길이가 매우 짧다면 무게를 버티지 못하고 암나사 혹은 수나사의 산들이 전단될 수도 있다고 생각한다.< 6 > 나사잭의 핸들 재료를 조사하여, 그 길이와 직경을 설계하라.# 핸들의 길이에서,# 핸들의 직경나사 재질의 허용압축응력과 핸들의 길이를 통해서 핸들의 직경을 다음과 같이 구할 수 있다.나사와 같은 재질의 재료(S45C)로 핸들을 제작하게 되면 핸들의 직경은 13.32㎜가 산출된다.< 7 > 재료비, 가공비, 조립비 등의 경제적인 관점에서 본 제품의 단위 생산당 원가를 추정하라.# 재료비이 설계를 수행하기위해 선정한 S45C는 우리가 주변에서 흔히 볼 수 있는 탄소강 금속이다. 이 재료에 대한 국내외 표준과 함께 생산공정이 규격화·제도화되어있으며, 대량 생산이 이루어지고 있기 때문에 재료비 절감이라는 차원에서는 SCM440 보다 우위를 점하고 있다고 볼 수 있다.# 가공비선정한 나사(수나사)와 너트(암나사)는 KS규격에 따라 선정하였다. 규격에 맞춘다는 의미는 자체 제작하는 시간과 비용을 줄여주고, 외주를 맡김으로써 보다 싸게 구할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 선정한 Tr 18×4는 KS 규격으로써 구하기도 쉬울 뿐만 아니라 대량생산으로 인한 저렴한 가격이 강점으로 부각됨으로써 가공비를 절감할 수 있는 효과를 가져온다.# 조립비설계 사진으로 제시된 완제품을 조립한다고 가정할 때, 수작업으로 조립한다고 가정한다면 많은 인건비 지출을 고려해야 할 것으로 보인다. 암나사에 수나사를 끼워넣는 작업부터 시작해서 핸들 조립, 전체 외형 조립 등을 하려면 손이 많은 작업임이 틀림없기 때문이다.# 전체 제작비2010년 5월 17일 기준으로 S45C의 원자재 거래가는 1 톤당 94만 2420원이라고 한다. S45C로 만드는 부품은 크게 3종으로 볼 수 있는데 수나사, 암나사, 그리고 핸들이 되겠다. 이 3부품을 가공한다고 가정했을 때, 그 무게는 약 2kg이 될 것으로 예상되며 가공비를 원자재 가격의 5배로 책정한다면 부품 제작비는 약 12,000원 정도가 될 것으로 예상된다. 이때 1개 제작시 필요한 인원을 3명으로 책정하고(수나사와 암나사 조립과정, 핸들과 본체 조립과정, 전체 외형조립 및 제품테스트) 1인당 1개 조립시 2,000원의 인건비를 부담하게 되면 완제품 조립시 단가는 18,000원 정도로 예상할 수 있겠다. 하지만 유통비, 광고비 등의 물류비를 책정하게 되면 전체 단가는 올라갈 것으로 예상된다.< 8 > 설계과정에서 느낀점이때까지 많은 전공 과목들을 수강하면서 설계를 자주해 봤었지만, 실제적인 자료(예를 들면, 재료의 데이터 시트, 금속거래소 거래 동향)를 토대로 설계해본 것은 이번이 두 번째였다. 설계를 진행하면서, 인터넷 검색과 관련 기계설계자료를 많이 접하게 되었는데 이러한 설계에 관한 경험과 문제들이 많은 도움이 된다는 사실을 깨닫게 되었다. 생각해보면 이런 실제적인 설계보다는 주로 이론을 토대로 가상설계를 하는 방식의 과제를 많이 해왔었는데, 처음 이 과제를 접했을 때도 비슷한 류의 과제라 생각했었다. 하지만 막상 시작을 하고나니 나 자신에게 공식과 계산기, 책이 있음에도 불구하고 처음부터 막히기 시작했다. 과제를 진행하면서, 많은 경우의 수를 생각함으로써 설계에 관한 융통성을 어느정도 기르게 되었다고 생각한다. 과제를 하면서 제일 많은 영향을 받았던 것은 아무래도 KS규격 문제가 아닐까 한다. 앞서 제품 개당 단가를 추정하면서도 언급했지만 KS규격을 기반으로 한 설계는 제품의 생산비용을 줄여주고, 부품수급을 원활하게 해주는 기능이 있다고 생각된다. 만약 이런 KS규격이 없었다면 제품의 생산비용은 급격히 증가하는 것은 물론 생산 그 자체에도 어려움이 있었을 것이다. 예를 들면, 나사의 모양을 직접 설계해야 하고, 타 회사의 나사와 호환이 되지 않아서 유지, 보수에 막대한 비용을 지불해야하는 소비자의 불만을 들을 수 있을 것이다. 이처럼 설계는 많은 유기적인 요소들이 결합되어 있다는 것을 새삼 느끼게 되는 좋은 과제였다.

공학/기술| 2011.03.31| 10페이지| 3,000원| 조회(3,512)

기계요소설계, screw, Jack, 스크류잭, 나사잭

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[계측공학] 계측기 종류 5가지 조사

HJ-3725 압축강도 시험기* 콘크리트 압축강도를 시험* 스크류를 돌려서 거리 조절* 소형 이동식으로 되어 있음최 대 용 량1 MN (100 tf)최 소 눈 금5 kN (500 kgf)하 중 표 시Load Gauge, Φ 150 mm최대 시험 거리310 mm압축판 크기직경 160 mm램 의 행 정25 mm시험기 크기620 × 400 × 1,100 mm표준 부속품콘크리트 공시체 시험용상하 압축판 : Φ160 mm중 량240 kg1332 디지털 진동계* 진동 주파수를 측정* 휴대형으로 사용이 간편* Batt 점검 경보 기능* 측정 장소에 관계없이 사용 가능* 사고예방, 설비의 보전용진동 범위10~5000 Hz ± 5%측정 범위가속도0.01 ~ 19.99 G(Peak)속도0.01 ~ 19.99 cm/s(Peak)변워0 ~ 1.999 mmP-P표시 방법Digital LCD 3½ digit측정 정도F.S ± 5% 이내출력AC ± 2V F.S사용 조건-10℃ ∼ 50℃95% RH 이내전원/크기/무게DC 9V75×24×130mm약250gSV-100 디지털 점도계* 액체의 점도를 측정* 온도 측정 가능* 거품이 포함된 시료 측정 가능* 여러 가지 점도 단위 측정 가능측정 방식음차형 진동식측정 범위1,000 ~ 100,000 cP측정 단위Pa·s, P1회 측정시샘플량표준 샘플량 : 35 ~ 45 ml선택 사양 : 13ml고유 진동수30 Hz측정 정도±1% (Full Range)시료 온도 측정부0 ~ 100°C0.1°C 씩 표시표시부VFD (형광표시)통신 기능RS232C 표준내장전원AC 아답터(220V, 50Hz/60Hz, 17VA)최적 사용 환경10 ~ 40°C중량측정부 : 5.0Kg표시부 : 1.3Kg외형 사이즈332(W) 314(D) 536(H)CM-3600d 분광색차계* UV의 광량을 조절하여 측정* 형광색 측정 가능* 투과색 측정 가능* PC에서 제어하여 고정밀,고신뢰성조명수광광학계d/8, SCI/SCE 전환가능투과색 측정방식d/0(확산조명/0°수광)측정 파장 범위360 ~ 740nm인터페이스RS-232C표준측정파장간 폭10nm표시분광반사율, 분광투과율, 분광흡광도,K/S, 색채치 Real Color반사율 측정 범위0 ~ 200%관찰조건 설정광원 : A, C, D50, D65, F2, F6, F7, F8, F10, F12, 임의광원시야 : 2°시야, 10°시야측정용 광원Pulsed xenon lamps전원AC100V 또는 220V(전용 AC 어댑터사용)조명경 / 측정경LAV : Φ28mm/Φ25.4mmMAV : Φ11mm/Φ8mmSAV : Φ7mm/Φ4mm크기271(폭) 259(높이) 500(길이)mm재현성분광반사율 : 표준편차 0.1% 이내색채치표준편차(ΔE*ab) : 0.02이내(백색교정후 백색교정판을 10초간격으로 30회 측정)UV 조절Filter출입 방식(모터에 의한 자동전환)중량18KgMS Series 스트로보스코프* 저속 분야- 그라비어 인쇄의 결함 검사- 설치형 절단기, 절삭기의 회전 측정- 공작기계 스핀들의 회전속도 측정- 자동차 팬벨트 상태 관찰* 고속 분야- 연마석의 연마 상태 확인 및 회전 속도 측정- 원심분리기의 회전 속도 측정- 정밀 방직기 스핀들의 회전 속도 측정측정 범위30 ~ 60,000 rpm분주 기능×1, ×2, ×1/2, ×1/4발광 주기2.4㎲시프트 기능+,- 키 조작으로정지 화상 이동 가능정도± 0.014 %방전관제논 램프 :FX-6S약 5W표시기5자리 LED 표시기전원AC 100~240V

공학/기술| 2011.03.31| 5페이지| 1,500원| 조회(602)

계측공학, 계측기, 종류

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[마이크로프로세서응용및실습] 라인트레이서 설계 및 제작

1. 서론○ 설계 과제▷ 마이크로프로세서를 이용한 Line Tracer 설계▷ 세부 설계◎ 입력 : 적외선 센서(2개 이상)◎ DC모터(좌,우)◎ PC : Line Tracer 운전 상태 모니터링◎ 지정 트랙 최소 시간 주행▷ 요구조건을 만족하는 회로 구성◎ ATmega32 보드 인터페이스 회로◎ 적외선 센서 / DC모터 구동 및 인터페이스 회로◎ PC 인터페이스▷ 과제 요구 완료 시간◎ 3주 / 12시간(4시간 * 3주)▷ 과제 완료 후 보고서 제출◎ 과제 요구 조건 , 과제 완료에 필요한 기초자료 요약◎ 실험 과정, 프로그램, 결과 요약2. 본론▷ 과제 요구 조건◎ 회로 요구 조건주어진 라인트레이서 키트를 토대로 라인트레이서를 제작하고, 키트에 포함된 IC 대신에 ATmega32를 이용하여 회로를 구성함검은색 라인을 판별할 적외선 센서(발광부/수광부 두쌍)와 DC모터 한쌍(좌,우측)을 장착함PC 인터페이스는 UART를 이용하여 하이퍼터미널을 통한 센서의 On/Off 상태를 확인할 수 있음▷ 각 회로도- 전원부- MCU▷ 실험 과정◎ 1차 실험발광 센서와 수광 센서를 ADC0과 ADC1에 연결하고, 모터를 OCR1A와 OCR1B에 연결하였다. ADC의 전류 변화에 따른 변화를 읽어 내는 기능을 이용하고, OCR의 Fast PWM 기능을 이용하려고 했으나, ADC와 OCR에 대한 이해 부족으로 실험에 실패 했음.◎ 2차 실험발광 센서와 수광 센서를 이용한 ON/OFF 기능을 이용하여 실험에 착수하였다. 1차 실험시 작성했던 코드를 토대로 새로 작성한 결과 원활한 실험을 할 수 있었다.▷ 2차 실험의 주요 내용◎ 센서부(수발광부)와 모터부 코드 구성if((PINA&0x01)==0x01) PORTD=0x20;if((PINA&0x02)==0x02) PORTD=0x10;간단하게 두 줄로 요약하여 코드를 작성했다.ADC 기능을 이용하지 않기에 별도의 레지스터를 세팅하지 않았고, ADC0과 ADC1에 전선을 연결했던 PINA의 0번과 1번을 그대로 이용하였다.PINA의 0번은 우측센서를, 1번은 좌측센서를 연결하였다.이렇게 구성한 결과 단점이 발견 되었는데, 흑백이 판별되지 않는 한 계속해서 모터가 움직이게 되는 것이었다.◎ UART의 코드 구성SIGNAL(SIG_OVERFLOW0){tc--;if(!tc){tc=2000;int i;for(i=0;i

공학/기술| 2011.03.31| 10페이지| 3,000원| 조회(509)

마이크로프로세서, 라인트레이서, AVR, 마이컴

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[기구학] 캠 기구 윤곽 설계

1. 서론캠은 원하는 운동의 형태를 만들어 낼 때, 링크장치보다 편리하다는 장점을 가지고 있다. 그러나 높은 제작비용과 낮은 내마모성, 소음 및 고속 운동에서의 부정확성 등을 단점으로 가지고 있기도 하다.하지만 저속운동을 전제로 비용과 마모성 등의 충분한 조건이 주어진다면 설계하기에 더없이 편한 기구임에 틀림없다. 따라서 우리는 캠에 대해서 공부하고, 캠 윤곽을 결정하는 연습문제를 풀어보았다.2. 본론연습문제의 과제는 하나로 운동방향이 시계방향일 경우, 주어진 각도-변위 그래프를 가지고 캠 윤곽을 결정하는 것이다. 하지만 밑도 끝도 없는 탐구심과 호기심으로 연습문제를 기반으로 한 과제 2가지를 더 해보았다. 첫 번째 응용 과제에서는 종동절의 형태가 롤러일 경우 주원의 크기와 캠 윤곽(롤러의 이동경로)을 결정해 보았고, 두 번째 응용 과제에서는 모든 조건이 같으며, 단지 반시계 방향으로 회전할 경우에 캠 윤곽을 결정해 보았다.또한 세 경우 모두 Cam Design(ver 2.3)으로 시뮬레이션 해 보았다. 시뮬레이션 데이터에서는 입력값과 출력값, 그리고 캠 윤곽을 알 수있었다.두 결과를 비교했을 때, 대부분 나의 예상과 비슷했으며, 특별한 변수가 존재하지 않는 한 비슷한 모양을 나타내고 있음을 확인할 수 있었다. CamDsg1 : 나이프-엣지 / CamDsg2 : 롤러 CamDsg2 : 시계방향 / CamDsg3 : 반시계방향< 그림 > CamDsg1 : 나이프-엣지 / CamDsg4 : 평평한 면 (동일조건)3. 결론캠 윤곽의 설계는 결코 쉬운과제가 아니었다. 각도-변위 그래프에 의한 정확한 설계가 아니라면 원하는 결과물을 얻어낼 수 없었다. 예를 들어, 손으로 직접 설계한 1번과제의 경우 시뮬레이터 프로그램과는 약간의 차이를 보였는데, 전체적인 형태라던가, 불분명한 곡선의 형태가 조금씩 차이를 보이고 있었다.

공학/기술| 2011.03.31| 4페이지| 2,000원| 조회(907)

기구학, 설계, 캠, 윤곽, 캠디자인

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[기초전기전자] 기말 대비 노트 스캔

*수식위주로 작성된 이미지 문서 입니다.

학교| 2009.06.20| 10페이지| 1,500원| 조회(285)

전기전자, 기초전기전자, 노트, 기말, 필기, 대비

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