감속기 설계

목차

1. 설계과정
2. 설계조건
3. 기어 설계
4. 축 설계
5. 베어링 선정
6. 커플링 선정
7. 도면
8. 고찰

본문내용

있지만 자세한 내용을 알지못해 MEETING을 가져 어떠한 방향으로 설계할 지에 대해 토론)
12월 10일 ~ 12월 17일
기말고사 시험기간
기말고사로 인해 각자 조사하기로 결정.
12월 17일
컴프레셔와 모터의 선정
기본적인 설계의 틀을 잡기위해 컴프레셔와 모터를 선정하고 이에 알맞은 동력과 출력을 위해 설계의 기본 틀을 설정.
12월 18일
감속기, 베어링, 기어, 커플링설계
전날 선정한 동력원을 바탕으로 설계시작. 기본적인 교재를 바탕으로 계산하고 오차가 있는 부분을 서로 토의하여 수정, 변경
12월 19일
도면 작성 및 발표 준비
전날 완성한 설계치를 바탕으로 CATIA를 사용하여 도면을 작성하고 과제제출을 위해 각종 자료 정리 및 편집.
2. 설계조건
설계기준
●서원콤프레샤 S30-25-3PS
ㆍ탱그용량 25 ℓ
ㆍ전 얍 220/1
ㆍ흡입량 223 ℓ
ㆍ토출량 9.5 kgf/㎠, 138PSI
ㆍR.P.M 900
ㆍB.S.N 60x40x2
ㆍ길이×폭×높이 70x32x62 (cm)
ㆍ무게 38 kg
●엔진 G510P(계양)
ㆍ형식:공냉 4사이클엔진
ㆍ총배기량(cc):192
ㆍ연속 정격출력(ps/rpm):3.5/3600
ㆍ최대출력(ps/rpm):5.0/4000
ㆍ최대토오크(kg.m/rpm):0.93/3200
ㆍ시동방식:리코일식
ㆍ카브레터:플로트식
설계조건
ㆍ전달동력: 3 PS
ㆍ수명: 30000시간 (약 하루 10시간, 300일/1년, 10년 사용기준)
ㆍ입력회전수: 3600rpm
ㆍ출력회전수: 900rpm
ㆍ감속비: 4(2단 구조: )
ㆍ축간 거리: 약 150mm
3. 기어 설계
① 기어는 제작이 용이 하고 가장 많이 쓰이는 인벌류트 치형을 갖는 평기어를 선택한다.
② 표준 압력각 α=20°로 선정
③ 이너비 b≒10m (넓은 너비)로 한다.
④ 피치원 지름
각속도비 이고, 중심거리 이다.
따라서 피치원 지름 D1=100㎜, D2=200㎜ 이다. 이 때, 기어3, 기어4의 각속도비가 같 으므로 D3=100㎜, D4=200㎜ 가 된다.
⑤ 모듈과 기어 잇수
모듈 m=1㎜을 선정한다.
기어의 잇수 ,
굽힘강도 식을 이용
피치원의 원주속도 (중속용)
원주속도가 중속용으로 위 표에 의해 속도계수
전달하중
면압강도 식을 이용
위 표에서 접촉면 응력계수 k= 0.265 N/㎟ 를 얻으므로,
이므로 모듈 1은 안전하다.
⑥ 물림률
이므로 연속적인 회전이 가능한 기 어이다.
4. 축 설계
축 길이 - 굽힘 강성에 의해
축의 작용력(W) = 축 자중 + 회전체 자중 + 회전체의 작용력
축자중의 C배 (C=40)로 간주
⇒ 균일분포하중으로 계산→
여기서, 이므로
이 된다. (최대 처짐각이 0.001 rad 이하가 되어야 한다.)
위의 식으로부터 =216mm, =343mm, =398mm 이내 이어야 한다.
계산값 보다 작은 =110 ㎜, =130 ㎜, =300 ㎜으로 선정한다.
축의 비틀림 강도의 비
r은 0.64~0.9의 범위이나 자료가 없거나 대략적인 값을 취하고자 할 때에는 표준값으로 0.75를 취한다.
SM25C는 인장강도 30이다. 은 인장강도의 18%로 하고 축에는 키홈이 가공되므로 r=0.75
입력측1
안전과 KS규격 베어링을 고려
중간축2
반력
기어 B에 작용하는 굽힘 모멘트
기어 C에 작용하는 굽힘 모멘트
중간축 2는
안전과 KS규격 베어링을 고려
출력측 3
안전과 KS규격 베어링을 고려
안전성 검토 (던커레이 공식 이용)
( ∵ )
ⅰ)축1
㎜
rpm
위험속도는
, =21759.9 rpm ≫ 3600 rpm 이므로 안전하다.
ⅱ)축4
rpm
㎜
rpm
위험속도는
, =39123.6 rpm ≫ 900 rpm 이므로 안전하다.
ⅲ)축2,3
rpm
㎜
rpm
㎜
rpm
위험속도는
, =3298.7 rpm ≫ 1800 rpm 이므로 안 전하다.
위의 검토 결과, 선정한 축의 길이에 대한 위험속도를 실제속도가 넘지 않아 안전 함으로 판단되므로 축 길이는 앞의 선정결과에 따른다.
5. 베어링 설계
① 베어링은 호환성이 높은 구름베어링을 사용하고 그 중에서 깊은 홈 볼 베어링을 선택 한다.
② 베어링에서의 하중
입력측 축1 : P1 = = 6.35 kgf
출력측 축3 : P3 = 4.11 kgf
중간축2 : P2 = 10.89 kgf
하중의 보정 (P')
여기서 =1.2 로 한다.
kgf, kgf, kgf
시간 단위의 정격피로수명식
(볼베어링 일 때 r=3) 각 수치를 공식에 대입.
베어링은 위의 표로부터 레이디얼 볼 베어링 6000, 6004, 6005을 선택한다.
5. 커플링 설계
우리가 설계한 감속기의 경우, 축지름과 하중이 작은 경우이기 때문에 머프 커플링을 선정한다.
머프 커플링
주철제의 원통 속에서 두 축을 맞대어 맞추고 키로 고정한 것이며, 축지름과 하중이 아주 작을 경우 사용되는 가장 간단한 원통 커플링이다. 인장력이 작용하는 축에는 부적당하다. 종동키의 머리가 노출하고 있으면 작업자에 상해를 줄 염려가 있으므로 안전커버로 덮어 씌워야 될 것이다.
커플링 치수
1. 입력축
2. 출력축
6. 도면
CATIA 감속기 도면.
7. 고찰
이번 레포트를 통해 기계 부품을 설계하기 위해 얼마나 많은 사항들이 고려되어야 하는지를 알고 놀라게 되었다. 아주 간단한 기계적 요소를 설계하더라도 가장 기본적인 하중부터 시작해서, 치수공차, 응력, 사용조건, 환경등 미세한 하나하나가 기계부품의 효율 및 정확도에 변수를 준다는 것을 이번 설계를 통해 배우고 우리가 나중에 실무에서 설계를 해야 할 때는 얼마나 정밀하고 안전하게 해야 알지 생각해보게 되었다.
이번 레포트를 하면서 Term 내용 중에서 설계항목은 나왔지만, 기본적으로 주어진 힘이라던지 재료나 치수에 대한 스펙자료들이 없어서 일일이 재료 물성치를 찾고 설계공식에 필요한 이론들도 공부한다고 좀 어렵고 힘든 부분이 있었다.
직접 설계한 수치로 캐드를 작성하고 레포트를 마무리하면서 더 많은 설계 경험을 쌓아야 겠다는 사실을 뼈저리게 느꼈다. 특히 카티아, 매스 캐드등 앞으로 현장에서 자주 다루게 될 프로그램들에 대해 미숙한 점이 많아 연습이 필요하다는 생각이 들었다.

키워드

감속기,   기어,   축,   시스템,   베어링,   커플링