기계요소설계 프로젝트

목차

서론
I. 프로젝트 소개
II. 기존 제품에 대한 설명 / 본 프로젝트의 특징
III. 프로젝트 진행 절차


본론
I. Quality Function Deployment
II. Parameters(설계 변수) 선정 과정
III. 기계요소별 하중분석 및 안전성 검증
IV. 거동학적 Analysis
V. 3차원 어셈블리 결과
VI. 투상도 및 치수

결론
I. 결과에 대한 공학적 고찰
II. 결언

본문내용

어링 선택 ⇒ (table 14.2)
⇒ 수명을 고려하면
으로 하루 30분 가동 → 473088일, 수명 1296년
으로 하루 60분 가동 → 236543일, 수명 648년
L10 Bearing은 사용 가능.
4. Key : Gear와 Screw를 고정
(SF=2)
(10m 으로 선정),
⇒ 인 rectangular key를 사용할 경우,
MPa
⇒ MPa인 AISI 1095 Carbon&Alloy Steel 사용
(가급적 동일한 소재 선택)
5. Ball thrust bearing
: screw와 연결된 부분의 경우
축방향 하중이 가장 많이 작용.
thrust bearing을 설치한다.
IV. 거동학적 분석
각각의 동력전달 부품의 중량과 감속절차는 다음과 같다.
V. 3차원 어셈블리 결과
위의 해석을 바탕으로 PRO ENGEERING 프로그램을 이용하여 3차원 모델링을 진행하였다. 모델링 과정에서 2D 설계에서는 예측하지 못하였던 여러 가지 충돌요소들에 대한 시뮬레이션을 진행하였으며, 해당부분에 대한 수정작업을 진행하였다.
프로그램을 능숙하게 다루지 못해 필요한 실험을 모두 하지는 못했지만 설계시 고려했던 설계치수와 응력을 3D 애니메이션으로 구동하여 확인하면서 가능하다는 결론을 얻었다. 또한 안전계수를 유지하면서 리프트 지지 타워의 빔 재료가 더 작게 사용될 수 있도록 하였다. 다음은 3D설계 결과사진들이다.
VI. 투상도 및 치수
3각법에 기초한 1:20(A4용지 출력 시 / 동력장치부분은 1:5) 축척의 투상도를 해당되는 치수와 함께 표현하였으며, 제품 설계 시 1:1의 비율로 설계하여서 제품의 형상을 축소 시 복잡하게 보이는 면이 있어서 하나의 도면에 3개의 View Point를 생성하지 않고 각각의 도면에 각각의 View Point를 생성하였다. 또한 이해를 돕기 위해서 동력장치부분은 별도로 도면으로 작성하였다.
■ 결론
I. 결과에 대한 공학적 고찰
본 프로젝트를 수행하면서 우리는 Conceptual Design에서 출발하여 Pilot Design, 최종 설계로 이어지는 프로세스를 통하여서 다양한 변수들에 대한 정보를 지속적으로 갱신해 왔으며 사용자 중심의 설계를 통해서 상품성 향상을 꾀했다.
다양한 해석과정을 통해서 얻은 결과값은 상용 제품의 선정과정에 접목시켰고, 3차원 설계를 통해 제품의 시뮬레이션에 성공했으며 새로운 안전장치도 개발하였다.
설계 과정에 필요한 conceptual design, 응력 분석 및 계산, 3D 모델링, Report 작업 등을 분업하여 높은 능률을 보였다.
그러나 응력해석을 통해 높은 안전계수가 산출된 부품에 대해서는 추가적인 설계가 요구되나 시간적 제약으로 인해 변경하지 못하여 본 설계대로 제품을 제작시 over-design이 될 우려된다.
본 텀프로젝트를 진행하면서 느낀점은 한 학기 동안 배운 기계요소설계 내용들을 전체적으로 접목시켜서 설계에 응용하여 과목에 대한 이해를 더욱더 확실히 하였다는 점과 pro engeer를 통한 설계능력을 한 단계 더 발전시켰다는 점이다. 실제로 우리가 수업시간에 배운 기어, 샤프트, 베어링의 응력한도와 피로도를 실제로 계산해보며 정역학 동역학적인 힘을 추론해 실제생활에 응용해보았다는 점이 이번 프로젝트에 대한 애착이 더욱 더 커지는 계기로 작용하게 되었다
마지막으로 완벽한 응력해석 결과라 할지라도 실제 설계를 진행하면 다양한 충돌 요소들이 발생할 수 있으며 이를 수정하게 되면 다시 응력해석을 진행하여야 하는 번거로움이 항상 있어왔는데, 배우는 입장에선 큰 도움이 되지만 산업현장에선 3차원캐드를 진행하면서 재료의 종류 및 형상, 작용 하중 등을 입력하면 간단한 응렬 분석 결과를 도출하는 소프트웨어가 큰 도움이 될 것으로 보인다.
II. 결언
이번 프로젝트를 통해 개인적으로 얻게 된 점은 한 학기 동안 배운 기계요소설계 내용들을 전체적으로 접목시켜서 설계에 응용하여 과목에 대한 이해를 더욱더 확실히 하였다는 점과 프로이(pro engeering) 를 통한 설계능력을 한 단계 더 발전시켰다는 점이다. 그리고 시스템의 하드웨어적 한계를 극복하고 설계를 끝마친 점 또한 개인적으로 이번 프로젝트에 대한 애착이 더욱 더 커지는 계기로 작용하게 되었다. 완벽한 응력해석 결과라 할지라도 실제 설계를 진행하면 다양한 충돌요소들이 발생할 수 있으며 이를 수정하게 되면 다시 응력해석을 진행하여야 하는 번거로움이 항상 있어왔는데, 더 고급프로그램을 사용하거나, 스프레드시트를 활용한 동적 설계 시스템을 구현하여 이러한 번거로움을 줄여야 할 필요성을 다시 한번 느끼게 되었다.
■ Appendix
I. 제품 제원표
항목
주요사항 및 재질
구동방식
직접 스크류식
정격속도
최대 7.5m/min
정격하중
300kg
주전원
AC 220V 단상
모터
AC 750W 1720rpm
승강기
규격
재질
운전방식
버튼 식
도장
분체 도장 (색상 : 베이지)
행정거리
2000mm 이하
승강로외벽
1000(W) * 1500(H) * 100(T)
안전장치
기계디바이스 회생제동 장치
비상통화 장치
비상정지 장치
안전 난간대 장치 (자동식 셔터)
II. Gear 및 Bearing Modeling (Unit : mm)
A. Pinion
Pitch diameter = 135 Spur Gear
Gear Tooth(N) = 40Module 3.00제원
Thickness = 20Inner diameter = 50Involute curve Based
B. Idler
Pitch diameter = 150Spur Gear
Gear Tooth(N) = 50Module 3.00제원
Thickness = 20Inner diameter = 50Involute curve Based
C. Gear
Pitch diameter = 90Spur Gear
Gear Tooth(N) = 30Module 3.00제원
Thickness = 20Inner diameter = 50Involute curve Based
D. Bearing
MODEL : NU210
Fr = 3375 NFr = 124.6 N
Thickness = 20
III. Conceptual Design 자료

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