기구메커니즘 - chibum lee · 2014-08-29 · mechines and mechanisms : applied kinematic...

기구메커니즘Kinematics of Machinery

181013

Ch0. Course Overview

Pre-requisite

Kinematics of Machinery

기구 메커니즘

2

• 담당교수: 이치범 (기계시스템디자인공학과)

Office: 프런티어관 1016호

E-mail: [email protected]

Web: http://chibum.wordpress.com (개인)

Tel: 02-970-6337

mailto:[email protected]

http://chibum.wordpress.com/


Text Book:

•기구학 (4th ed.) by J. J. Uicker Jr., G. R, Pennock etc (번역서)

•Theory of Machines and mechanism (원서)

Web Site: http://chibum.wordpress.com/teaching/kinematics/(강의노트, 공지사항, 성적 등)

Reference:

Mechines and Mechanisms : Applied Kinematic Analysis (4th ed.)

by D. H. Myszka 실용기구학

Kinematics and dynamics of machinery (1st ed.) by Norton 기구학

Text Book

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http://chibum.wordpress.com/teaching/kinematics/


실습

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수요일 실습 (수업시작 후 4주까지는 강의 진행)

Working Model(중간고사 전), ProEngineer Mechanism(중간고사 후) 이용

Reference:

•가상동작기구 by 홍준희


평가방법

출석/학습태도* 10%

2회까지 허용

지각 2회 = 결석 1회

1/3 이상 결석시 F (학교 규정)

중간고사1 25% 10월 28일 예정

기말고사 30%12월 17일 예정

(전범위)

실습평가 및Term Project

25%

과제 10%

*병원 진단서 인정은 원칙적으로 입원시에만 허용

*학습태도: 수면, 잡담하기, 휴대전화, 인간에 대한 예의를 어기는 경우 등

Grading

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강의 진도 계획

주차 강 의 내 용 비고

1주 교과목 소개 및 기구학 이론 설명 1장

2주 속도, 가속도, 벡터에 대한 기초이론 1, 2장

3주 위치와 변위 2장

4주 도식적, 해석적 위치해석 2장

5주 속도해석, 상대속도 3장

6주 순간 중심 3장

7주 순간 중심 중간고사 (10/28 예정)

8주 중간고사 4장

9주 가속도 해석 4장

10주 가속도 해석 4장

11주 캠해석 및 설계 5장

12주 캠해석 및 설계 5장

13주 링크 기구의 합성 10장

14주 공간기구 11장

15주 기말고사 기말고사(12/16 예정)

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• Beam Projector 사용

• 강의 노트는 E-STUDY에서 개별 download

• 목요일 수업은 실습

• 질문은 수업 중 아무 때나 가능

• 학점은 학교 규정대로

기타

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기구학(Kinematics): Kinematics (from Greek κινεῖν, kinein, to move) is the branch of

classical mechanics that describes the motion of bodies (objects) and systems (groups of objects) without consideration of the forces that cause the motion from wikipedia

기구학(theory of mechanics ): 기계를 구성하는 각 부분의 짜임새와 상대적인 움직임 등에 관한

이론을 다루는 학문. from 과학창의재단

기구학

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설계(design)의 개념

: 계획(scheme) 또는 주어진 목적을 달성하는 방법을 창안해 나가는

과정인 합성(synthesis).

제조된 기계가 일정한 일을 수행할 수 있도록 크기, 형상, 재료 구성 및

부품의 조립 등을 사전에 결정하는 과정

해석(analysis)의 개념

: 이미 존재하는 설계나 또는 새로 제안된 설계가 주어진 기능에

적합한지를 엄밀하게 검토하는데 사용할 수 있는 기법.

창조적인 학문이라기 보다는 이미 기획된 설계를 평가하는 것

설계와 해석

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이동거리(distance) : 이동 경로를 따라 잰 거리

변위(displacement) : 처음과 나중을 이은 직선거리

•

•

A B

C

6 m

8 m

이동거리=6+8=14 m

변위=10 m or (6m,-8m)

2 26 8 100 10

이동거리와 변위

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속력(Speed) : 물체가 얼마나 빨리 움직이는 가를 나타내는 양으로 길이의 단위를시간의 단위로 나눈 양으로 표시된다. 즉, 단위시간당 운동한 거리로 나타낸다.

(Scalar)

속력=거리/시간

속도(Velocity) : 단위 시간당 위치의 변화 (Vector)

속도=변위/시간

평균속력 : 총 걸린시간을 총 이동한 거리로 나눈 것

sv

t

순간속력 : 그 시간에서의 빠르기

0limt

s dsv

t dt

속력과 속도

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평균속력의 그래프상 의미

Distance(m)

Time(s)3 6

4

8

평균속력=이동거리/시간

= 4/3

= 1.33333333 (m/s)

•

•

양 끝점을 연결하는 직선의 기울기 이다

두 점의 기울기=평균속력

한 점의 접선기울기=순간속력

속력

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Ex. 3] 어떤 사람이 2초 동안 10m 트랙을 왔다갔다 했다. 평균속력과 평균속도를구하시오.

10 m

평균속력=20 m/2 s=10 m/s

평균속도=0 m/2 s=0 m/s

속력 : 단위시간당 이동한 거리

속도 : 단위시간당 위치의 변화

속력

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Ex. 4] A지점에서 B지점까지 60km/h 일정한 속력으로 달려가고 있다. 그리고 다시돌아서(B지점에서 A지점으로) 100km/h 일정한 속력으로 오고 있다. 왕복 구간동안의 평균속력은 얼마인가?

Sol.)

1 2

2 2 2 2 120075( / )

10 6 16 16

60 100 600 600 600

s s s s s sv km h

s s s s st t t s

A B

A B

속력

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가속도=속도의 변화/시간 간격

평균가속도 :

순간가속도 :

va

t

0limt

v dva

t dt

가속도 :

가속도(Acceleration) - 평균가속도&순간가속도

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기계의 정의 (Franz. Reuleaux 1875)

1. 외력에 의하여 파괴되거나 또는 변형되지 않는 저항력이 있는 몇 개의 강체로 구성된조합체이다.

2. 한정된 상호운동을 하고 외부로부터 에너지를 받아들여서 이것을 변환하여 유효한기계적 일을 하는 것이다.

(1) 몇 개의 저항력이 있는 물체의 조합체 일 것(2) 구성부분은 전달되는 외력에 대하여 파손되거나 변형되지 않도록

충분한 강도를 가질 것(3) 각 구성부분의 상호운동은 항상 구속(拘束)되어 있을 것(4) 받은 에너지를 변환하여 유용한 기계적 일을 할 것

위 네 가지 조건이 구비되어야 하며, 이들 중 한 가지만 만족되지 못하여도 기계라 말할 수 없다.

기계와 기구

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ex) **대교

물체들 사이에 상호운동(or 내부운동)이 없다

따라서 기계라 말 할 수 없다!!!

몇 개의 저항력 있는 물체들로 조합

이것은 구조물(Structure)이라 한다

but

기계와 기구

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망치, 톱, 대패 등은 저항력 있는 물체로 만들어진 조립체이고, 사람이 에너지를 주어서일은 하나 조립체들 사이에는 한정된 운동이 없으므로 기계가 아니다.

⇒ 공구(工具 : Tool)라고 한다.

길이를 측정하는 마이크로미터(Micrometer), 다이얼 게이지(Dial gage) 등은몇 개의 부분으로 조립되어 상호 한정된 운동을 하나 외부에 대하여 일을 못하므로기계가 아니다.

⇒ 기기(機器 : Instrument)라고 한다.

기계와 기구

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따라서 내연기관은 전형적인 기계이다!!!

기계와 기구

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기구(機構 : Mechanism)

: 기계의 각 부분에 전달되는 힘이나 유효한 일은 무시하고,다만 그 운동이 기계와 마찬가지로 한정되어 있는 조합체를 기구라고 한다.

새로운 기계를 설계하는 경우에는 먼저 기구를 생각해야 한다.아무리 복잡한 기계라고 할지라도 각 부분의 상호운동을 나누어관찰하면 그것은 몇 개의 기구가 차례로 결합되어 있는 것을 알 수 있다.

기계와 기구

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기구 해석의 예

21


다물체동역학 해석

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Part 1 : 기구학개요

• 메커니즘, link, joint

• 자유도

• 4절링크

Course Overview

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F = 3(n-1) - 2jp - jh

Follower

Input link

Connecting arm

Frame L1

L2

L3

L4


Part 2 : 위치해석

• 기구구성

• 위치및변위해석

• 도식적 , 해석적방법

Course Overview

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Part 3 : 속도해석

• 선속도, 각속도

• 순간중심

Course Overview

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b

a

A

B

Bv

Av


Part 4 : 가속도해석

• 접선, 법선가속도

• 코리올리가속도

Course Overview

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법선 가속도

접선 가속도

t

Aa

n

Aa

일반 운동을 하는 점의 속도는크기와 방향의 변화 가능가속도도 2가지요소(접선/법선 성분)


Part 5 : 기구해석응용 - 캠해석

• 종동절의운동

• 설계

Course Overview

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Part 6 : 링크기구의합성

• 원하는움직임이주어져있을때, 이움직임을구현하는특정한기구를결정하는것

Course Overview

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