하중의 종류와 결합용 기계요소

 

기계요소 설계 핵심요약 - 하중의 종류 / 결합용 기계요소

 

 

 

 

하중의 종류

 

종  류		특  징
정하중		- 하중이 정지 상태에서 가해지며 크기나 속도가 변하지 않는 하중
동하중	반복하중	- 하중의 크기과 방향이 같은 일정한 하중이 반복되는 하중
	교번하중	- 하중의 크기와 방향이 변화하면서 인장과 압축하중이 연속 작용하는 하중
	충격하중	- 하중이 짧은 시간에 급격히 작용하는 하중
집중하중		- 한 점이나 지극히 작은 범위에 집중적으로 작용하는 하중
분포하중		- 넓은 범위에 분포하여 작용하는 하중

 

 

 

응력의 종류

 

인장응력	- 물체 내 임의의 면에서 양쪽 부분에 수직으로 끌어당기는 힘이 작용할 때, 그 반작용으로 물체 내에 생기는 분포 내력.

압축응력	- 압축 하중에 의하여 생기는 응력. 단위 면적당 하중으로 나타낸다.

전단응력	- 물체의 어떤 면에서 어긋남의 변형이 일어날 때 그 면에 평행인 방향으로 작용하여 원형을 지키려는 힘.

굽힘응력	- 빔의 한쪽은 고정하여 놓고 다른 한쪽을 당겨 올리거나 밀어 내리려 할 때 발생하는 응력.

비틀림응력	- 비틀림이 일어날 수 있는 힘에 대하여 표면에 발생하는 힘. 이를 측정하는 방법은 토크를 측정하는 원리와 유사한데, 전동기의 프로펠러 샤프트에 의해 비틀림의 정도를 측정함으로써 이루어진다.

 

 

 

 

열응력 구하는 식	σ = E x ε = E x α x (t2 - t1)
σ = 열응력 (N/㎟) E = 세로탄성계수 (N/㎟) α = 선팽창계수 (계수/℃)

 

압축응력 구하는 식

 

인장응력 구하는 식

 

허용저단응력 구하는 식

 

압력용기 원주방향 응력 구하는 식
압력용기 축 방향 응력 구하는 식
P : 작용 하중이나 압력 D : 안지름 t : 판의 두께

 

펀칭작업에 의한 전단응력 구하는 식
F : 전단력 A : 힘을 가해야 하는 단면적

 

 

 

 

핵심문제

 

01. 단면적이 100㎟인 강재에 300N의 전단 하중이 작용할 때 전단응력은? [2013년 4회 - 기출]

① 1

② 2

③ 3

④ 4

 

 

정답 : ③

 

 

01 - 해설.

- 허용 전단응력 구하는 식

여기서 F = 작용힘(kgf) , A = 단면적(㎟)

 

그러므로 대입을 해서 풀이를 해보면

 

 

 

 

 

 

02. 하중 3,000N이 작용할 때, 정사각형 단면에 응력 30N/㎠이 발생했다면 정사각형 단면 한 변의 길이는 몇 mm인가? [2013년 5회 - 기출]

① 10

② 22

③ 100

④ 200

 

 

정답 : ③

 

 

02 - 해설.

- 압축응력 구하는 식

 

 

 

결합용 기계요소

 

 

나사

 

나사의 정의

- 결합부의 모양이 나선형의 모양인 기계요소로 물체를 고정시킬 때 사용한다.

 

나사의 종류 및 특징

명 칭	용 도	특 징
삼각나사	기계 조립	- 미터계 나사 - 나사산의 각도 60도 - 나사의 지름과 피치를 mm로 표시한다.
	정밀기계 조립	- 인치계 나사 - 나사산의 각도 60도 - 미, 영, 캐나다 협정으로 만들어져 ABC나사라고도 한다.
	유체기기 결합	- 인치계 나사 - 나사산의 각도 55도 - 관용평행 나사 : 유체기기 등의 결합에 사용한다. - 관용테이퍼 나사 : 기밀유지가 필요한 곳에 사용한다.
사각 나사	동력전달용	- 프레스 등의 동력전달용으로 사용한다. - 축방향의 큰 하중을 바대는 곳에 사용한다.
사다리꼴 나사	공작기계의 이송용	- 나사산의 각도 30도 - 애크미 나사라고도 불린다.
톱니 나사	힘의 전달	- 힘을 한 쪽 방향으로만 받는 곳에 사용한다. - 바이스, 압착기 등의 이송용 나사로 사용한다.
둥근 나사	전구나 소켓	- 나사산이 둥근 모양 - 너클 나사라고도 불린다. - 먼지나 모래 등이 많은 곳에 사용한다. - 나사산과 골이 같은 반지름의 원호로 이은 모양이다.
볼 나사	정밀공작기계의 이송장치	- 나사축과 너트 사이에 강재 볼을 넣어 힘을 전달한다. - 백래시를 작게 할 수 있고 높은 정밀도를 오래 유지할 수 있으며 효율이 가장 좋다.

 

 

 

 

핵심문제

 

03. 다음 나사 중 백래시를 작게 할 수 있고 높은 정밀도를 오래 유지할 수 있으며 효율이 가장 좋은 것은? [2012년 1회 - 기출]

① 사각 나사

② 톱니 나사

③ 볼 나사

④ 둥근나사

 

 

정답 : ③

 

 

03 - 해설.

- 볼 나사는 나사 축과 너트 사이에 강재의 볼을 넣어서 동력을 전달하는 나사로 선반이나 밀링 기계에 적용되어 백래시를 작게 할 수 있어 높은 정밀도를 갖게 한다.

 

 

 

 

 

 

04. 3줄 나사, 피치가 4mm인 수나사를 1/10 회전시키면 축 방향으로 이동하는 거리는 몇 mm인가? [2013년 5회 - 기출]

① 0.1

② 0.4

③ 0.6

④ 1.2

 

 

정답 : ④

 

 

04 - 해설.

- 나사의 리드 : 나사를 1회전 시켰을 때 축 방향으로 진행한 거리.

나사의 리드(L) = nP(mm) = 3x4 = 12mm

P : 피치 / n : 나사의 줄 수

 

이동한 거리는 12mm x 0.1 = 1.2mm

 

 

 

아이고~~~ 머리 아프다~~ 그렇죠?

계산식은 기능사에서 몇 개 안되지만 그래도 생소하면 어렵기 마련입니다.

 

한 번에 다 외우려고 하지 마시고 하나의 공식이라도 제대로 이해하고 넘어가시길 추천드립니다.^^

다음 포스팅은 키에 대해서 포스팅하겠습니다.

 

하루하루 행복하세요~^^