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기구학
김정수 교수
경북대학교 대학원 기계공학과 석사과정
경북대학교 대학원 기계공학과 박사졸업
경북대학교 대학원 기계공학과 석사과정
경북대학교 대학원 기계공학과 박사졸업
경북대학교
단국대학교
대구보건대학교
현) 유니와이즈 전임교수
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| 제목 | 강의시간 | 상세내용 |
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| 기구학 오리엔테이션 | ||
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[1강] 기구학 오리엔테이션
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기구학 개론과 역학적 기초 개념 정리
• 기구학과 설계 대상: 링크지·피스톤-실린더·기어·캠 등을 이용해 강체와 절점의 위치·속도·가속도·힘을 성능 중심으로 설계하는 학문 • 역학 및 힘 개념: 정력학·동력학·운동학을 통해 외력·내력, 강체 가정, F=ma 관계와 운동 상태(위치·속도·가속도)를 구조적으로 이해 • 로보틱스와 수학적 기초: 이족보행 로봇 등에서 Inverse Dynamics를 적용해 목표 위치·힘에서 관절 힘·토크를 역산하며, 스칼라·벡터·복소수로 평면·공간 운동과 회전·진동을 해석 |
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| 1장. 기초역학 | ||
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[2강] 스칼라와 벡터
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기구학 기초: 스칼라·벡터와 역학, 직교·극좌표 운동학 핵심 정리
• 벡터·좌표계·연산: 스칼라·벡터 정의와 단위벡터, 직교·극좌표에서의 벡터 성분 표현 및 내적·외적 연산 구조 정리 • 복소수·오일러 공식: 복소수의 직교·극형태, 오일러 공식과 단위원 해석을 통한 회전·벡터 표현의 수학적 기반 제시 • 역학·운동학 핵심: 역학 분류와 질점·강체·집중력 이상화, 뉴턴 운동법칙, 직교·극좌표계에서 위치·속도·가속도 관계 및 구심·각운동 성분 정리 |
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[3강] 역학: 정역학과 동역학 (1)
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변위 행렬, 힘의 모멘트, 우력모멘트 핵심 정리
• 변위 행렬과 평면 강체운동: 병진·회전·회전 후 병진운동을 동차좌표 기반 3×3 변위 행렬로 표현하고, 연속 변위의 행렬 곱 및 비가환성에 따른 행렬 순서-물리적 운동 순서 대응 구조 정리 • 힘의 모멘트와 전달성: 모멘트 벡터 정의(𝑴=𝐫×𝐅), 모멘트팔과 스칼라식(𝑀=𝐹𝑑), 직교좌표계 모멘트 성분 전개, 다수 힘계의 모멘트 합 및 작용선 상 이동에도 불변인 전달성의 원리 정리 • 우력과 우력모멘트: 크기 같고 반대 방향인 두 평행 힘으로 구성된 우력 정의, 기준점과 무관한 자유벡터로서의 우력모멘트(𝑀=𝐹𝑑) 성질, 등가우력 조건과 합우력모멘트의 벡터합 구조 정리 |
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[4강] 역학: 정역학과 동역학 (2)
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강체 운동역학: 질량중심, 모멘트, 평행축정리와 예제 정리
• 강체 선형운동과 질량중심: 강체·질량중심 정의, 내력 소거 원리, 질량중심 방정식 ∑F = m a_G 를 통한 병진운동 기술 • 모멘트와 회전운동 특성: 모멘트 정의 M = r × F, 질량관성모멘트 I = ∫r²dm, 극관성모멘트·회전반경·평행축정리(I_O = I_G + m d²)를 이용한 회전운동식 M = Iα 정식화 • 관성모멘트 계산과 강체 진자: 막대·원판·림의 관성모멘트·회전반경 계산 절차와 강체 진자 모형의 모멘트 방정식, 고유진동수 ω_n = √(mgL/I_O), 주기 T = 2π√(I_O/(mgL)) 도출 구조 정리 |
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[5강] 역학: 정역학과 동역학 (3)
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역학 평형, 기계적 이득, 단위계 정리 핵심 요약
• 평형 조건과 달랑베르의 원리: 정적·동적 평형을 합력·합모멘트 0 조건으로 정의하고, 관성력·관성모멘트를 도입해 동역학을 정역학 형태로 해석하는 원리 정리 • 기계적 이득과 기구 해석: 레버, 기어·체인·벨트, 경사면·웨지·나사, 풀리, 4절 링크에서 입력–출력 힘·토크·속도 비를 반경·길이·이빨수·각도 관계식으로 표현하는 기계적 이득 공식 통합 • SI 단위계와 접두사: 중력가속도, 무게 정의, SI 기본·유도단위(N, J 등)와 k, M, G, m, μ, n 접두사를 이용한 단위 변환·검산 체계 정리 |
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| 2장. 기구학 소개 | ||
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[6강] 기구학의 용어, 정의, 가정, 자유도 (1)
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기구학 용어·정의·가정 및 자유도(1)
• 기구학 기본 개념: 기구학적 연쇄·기구·기계·구조·링크·프레임(그라운드)·드라이버·팔로워·저차/고차 대우·조인트·평면/구면/공간 기구·기구선도·번호 부여 등 핵심 용어와 분류 체계 정의 • 자유도와 제약: 자유도(DOF)·운동성·Nonholonomic 제약 개념 정립, 평면 조인트별 자유도(저차/고차·1자유도/2자유도) 구분, 롤링 vs 슬라이딩 접촉에 따른 자유도 변화 설명 • 평면 기구 자유도 계산: Kutzbach 공식 M = 3(n − 1) − 2J₁ − J₂ 적용 절차, 다중 조인트·슬라이더·고차 대우 처리법, Chebychev–Grubler–Kutzbach 판정(M>0,=0,<0)에 따른 구조물·기구·부정정계 구조 분류 |
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[7강] 자유도 (2), 기구의 분류 (1)
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기구학 자유도, 그래블러/쿠츠바 공식, 역설기구 및 기구 분류 핵심 정리
• 기구 자유도 및 링크·조인트: 평면·공간 기구 자유도(Kutzbach 일반식, Gruebler 기준식)와 링크·조인트 정의·계수 규칙, 저차·고차대우 및 미끄럼·구름 접촉에 따른 자유도 판별 • 그래블러 조건과 1자유도 기구: 평면·공간 1자유도 기구 조건식(3L-2J₁-4=0, 6L-5J₁-7=0)과 4절 링크·슬라이더-크랭크 등 대표 구조의 형식적 요건 및 최소 링크·조인트 수 • 역설기구와 평면 기구 분류: Kutzbach식 한계(형상·체적·마찰 미고려)에 따른 역설기구 개념(이중 평행 기구, 마찰차, 공간 역설기구)와 토파슨 분류에 따른 토글, 선형 구동기, 미세 조정기, 클램핑, 래칫·색인 기구의 기능·역할 정리 |
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[8강] 기구의 분류 (2)
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기구학: 요동·왕복·연동·전위·그라쇼프 법칙 핵심 정리
• 평면 링크 기구 유형: 요동·왕복·급속 귀환·역전·정지·휴지·주저·연동·미끄럼 연결·곡선·직선 생성 기구의 구조와 운동 변환 원리 정리 • 4절 및 슬라이더-크랭크 기구 이론: 기구학적 전위, Grashof/Non-Grashof 조건, Reuleaux 부등식, 전달각, 평행사변형·델토이드·동족 기구와 케일러 삼각형, 역설 기구의 자유도 특성 체계화 • 기능적 분류와 설계지표: 함수·경로·운동 생성 목적에 따른 4절 링크 설계, 시간비 Q가 반영된 급속 귀환 설계, 전달각 범위와 링크 길이 조합을 통한 운동형태·동력전달 효율 평가 |
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| 3장. 위치, 속도, 가속도1 | ||
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[9강] 기구학의 위치,속도, 가속도 기초 해석 (1)
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기구학 위치·속도·가속도 기초해석(1) 핵심 개념 정리
• 운동 해석 기초 개념: 위치·속도·가속도 정의와 수학적/도해적 해석 방법, 절대운동·상대운동·질점 개념, 궤적과 직선·곡선·평면·공간운동 분류 • 좌표계·벡터 체계: 직교·원통·구면좌표계와 기준점·좌표축·척도, 벡터·단위벡터(i,j,k)·방향코사인 정의 및 좌표 변환, 위치벡터와 두 점간 상대 위치벡터 표현 • 강체·기구 위치해석: 강체에서 점 사이 거리 불변성과 기준점+각도로 전체 위치 결정, 슬라이더-크랭크 기구에서 프레임·크랭크·커플러·슬라이더의 링크 구성과 조인트 공유점을 이용한 링크 위치 표현 체계 |
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[10강] 기구학의 위치,속도, 가속도 기초 해석 (2)
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강체·기구의 도해적 위치/속도/변위 해석 핵심 정리
• 링크 기구 도해적 위치·변위해석: 링크 길이·조인트 기하에 기반한 사절기구·슬라이더-크랭크의 가능한 위치(일반적으로 2개) 작도, 각 링크·슬라이더의 변위(회전·병진·일반 평면운동) 기하적 결정 • 상대 위치·속도 벡터 해석: 절대·상대 위치벡터 정의, 평면운동 두 점 사이 상대속도 일반식(반경·원주 성분 분해), 같은 링크 상 고정 거리 두 점의 특수형(순수 회전 성분, 속도는 링크에 수직) 정식화 • 슬라이더·링크 속도 조건 해석: 직선 슬라이드 위 슬라이더의 병진 속도 성분만 허용되는 상대속도 모델, 조인트 속도 유일성에 기반한 링크 회전속도 0(순수 병진) 조건과 크랭크 수직 위치에서의 슬라이더 속도 계산 기준 정리 |
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[11강] 기구학의 위치,속도, 가속도 기초 해석 (3)
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평면 기구의 상대 가속도 성분과 특별한 경우 정리
• 상대 가속도 일반식과 4성분 분해: 극좌표 기반 두 점 사이 상대 가속도 일반식을 유도하고 미끄럼·법선·접선·코리올리 네 성분으로 분해·정의하며 각 성분의 수식·방향·발생 조건을 구조적으로 정리 • 링크·직선 슬라이더·곡선 슬라이더 특수 경우: 거리 고정 링크에서 법선·접선만 존재, 직선 슬라이더 순간 일치점에서 미끄럼·코리올리만 존재, 곡선 슬라이더에서 미끄럼·코리올리와 함께 곡률 반경에 의한 추가 법선 가속도(v²/ρ) 성분을 체계적으로 분류 • 법선·코리올리 가속도 심화 해석: 복소수 표현을 통한 법선 가속도의 크기와 중심 방향 특성, 코리올리 가속도의 부호·방향 결정 규칙 및 전체 가속도 구성에서의 역할을 통해 기구 가속도 해석의 핵심 판단 기준 정립 |
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[12강] 슬라이더 및 크랭크 기구의 운동 및 역학, 급속 귀한 기구 (1)
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슬라이더-크랭크 기구의 시간비와 급속귀환기구 개념 정리
• 슬라이더-크랭크 및 크랭크-로커 4절기구 기하: 한계 위치, 행정(stroke), 로커 진폭을 삼각함수·코사인 법칙으로 정의하고 각도–변위 관계를 통해 행정 길이와 평균속도 계산 • 시간비(time ratio)와 급속 귀환기구: 일정 각속도 크랭크에서 work/return 행정에 대응하는 크랭크 회전각 비로 시간비를 정의하고, 시간비 > 1 조건에서 급속 귀환 특성 설계 • 역 슬라이더-크랭크 급속귀환기구: 직각삼각형 기하(예: cosβ = R1/R2, Δθ2 = 2β)를 이용해 시간비 TR = (π−β)/β를 유도하고, 원하는 work/return 시간비를 만족하도록 링크 길이·배치를 설계 |
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[13강] 슬라이더 및 크랭크 기구의 운동 및 역학, 급속 귀한 기구 (2)
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역슬라이더 크랭크 기구 한계위치·코리올리 가속도·전달각·순간중심 정리
• 역슬라이더 크랭크 기구 한계위치·평균 각속도·코리올리 가속도 0 조건: 크랭크가 슬라이더 작용선과 수직·정렬이 되는 극단 위치에서의 링크 각도, 각변위 기반 평균 각속도 비, 코리올리 가속도 소멸 각(θ₂=0°, 131.8°, 180°, 270°) 도출 • 전달각(transmission angle) 해석: 4절기구·크랭크-슬라이더·오프셋 크랭크-슬라이더에서 커플러와 종동링크(또는 슬라이더 힘 작용선)의 예각 정의, 코사인 법칙 기반 전달각 일반식 및 최소·최대값과 설계 허용 범위(45°~135°) 정량화 • 속도의 순간 중심(instantaneous center of velocity): 두 링크 공통점에서 속도 0이 되는 기준점 정의, 조인트를 포함한 순간 중심의 성질과 속도 방향에 수직인 선들의 교차로 위치를 구해 평면운동을 등가 순수 회전운동으로 단순화하는 속도 해석 방법 정리 |
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[14강] 슬라이더 및 크랭크 기구의 운동 및 역학, 급속 귀한 기구 (3)
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슬라이더 크랭크 기구의 순간 중심과 케네디 정리 핵심 정리 요약
• 순간 중심 이론: 속도의 순간 중심 정의·위치 판별 규칙·무한대 순간 중심 개념을 통해 평면 강체의 속도를 회전운동으로 기하학적 해석하는 방법 정리 • 순간 중심 구성 원리: $P=\frac{N(N-1)}{2}$ 공식, 운동 대우(회전·미끄럼·구름), 케네디 정리(3점 일직선)와 보조 다각형(링크=꼭지점, 순간 중심=선분)을 이용한 4절·2자유도·6절 기구의 전체 순간 중심 체계적 도출 • 슬라이더 크랭크 및 변형 기구 해석: 슬라이더–가이드 순간 중심의 무한대 위치를 기반으로 슬라이더 크랭크·치환 슬라이더 크랭크에서 인접·비인접 순간 중심(예: $P_{13}, P_{24}$)을 보조 다각형과 직선 교차로 구하는 절차 정리 |
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[15강] 순간 중심을 이용한 속도 분석
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순간 중심을 이용한 평면기구 속도 분석 핵심 정리
• 순간 중심 기반 속도 해석 원리: 두 링크 사이 순간 중심 정의·속도 유일성·접선 방향 속도 성질을 이용해 v = ωr과 캐네디 정리로 평면기구 속도를 거리–각속도 비로 표현하는 일반 절차 정립 • 대표 기구 속도 해석 구조: 슬라이더 크랭크·역슬라이더 크랭크 및 2자유도 대우 결합 기구에서 P_ij 선정, 전치(전달) 순간 중심 활용, 기하학적 거리비를 통해 슬라이더 속도·출력점 속도·상호 각속도 관계를 해석 • 2자유도 대우 시스템 응용: 편심 캠–추종 링크 접촉계의 순간 중심 위치, 코사인·사인 법칙에 의한 거리·각도 계산으로 링크 각속도 해석 및 링크 회전속도 0이 되는 임계 정지 조건(피봇과 순간 중심 일치, 세 점 정렬 조건) 도출 |
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| 4장. 위치, 속도, 가속도2 | ||
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[16강] 도식적 방법을 통한 속도 분석 (1)
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도식적 방법을 통한 평면 4절 기구 속도다각형 분석 핵심 정리
• 도식적 속도 분석 개념: 평면 4절 기구에서 속도·가속도를 벡터로 보고 기구의 기하학적 형상 제약과 극다이어그램·속도다각형(velocity polygon)을 이용해 각 점의 절대속도·상대속도와 각속도를 도식적으로 구하는 방법 • 속도다각형 구성 절차: 고정점의 극점 설정, 입력 링크 끝점 속도 v = rω 계산 및 방향(링크에 수직 접선 방향) 도식화, 상대속도식과 작용선(line of action) 교점으로 조인트 속도벡터를 결정해 속도다각형을 완성하는 절차 • 4절 기구 속도·각속도 해석: 주어진 링크 길이·입력 각속도·위치각을 바탕으로 점 B·D의 속도다각형을 구성하고 v_B, v_D, v_{D/B}로부터 링크 3·4의 각속도(ω₃, ω₄)와 회전 방향(CCW/CW)을 판정하는 분석 과정 |
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[17강] 도식적 방법을 통한 속도 분석 (2)
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속도 이미지와 슬라이더 크랭크 기구의 속도 해석 핵심 정리
• 속도 다각형·속도 이미지: 링크 점들의 속도 벡터를 연결한 속도 다각형과 링크 형상을 닮음으로 옮긴 속도 이미지로, 임의 점 속도의 방향·크기를 기하학적으로 산정하는 도식 해석 도구 • 동일 링크 상 상대 속도·닮음 관계: 리지드 링크 상 두 점의 상대 속도는 연결선에 수직이고 거리×각속도에 비례하며, 이 특성으로 기구 형상 삼각형과 속도 다각형 상 속도 이미지 삼각형이 닮은꼴을 이루어 비례 분할로 임의 점 속도 결정 • 커플러·슬라이더 크랭크 속도 해석: 점 C 절대 속도는 vC = vB + vC/B = vD + vC/D 벡터 합성 및 교차점·비례 분할법으로 구하고, 슬라이더 크랭크에서 극점·슬라이더 운동 방향·BD 수직 상대 속도선을 이용해 D의 속도, 링크 3의 각속도, 커플러 점 C의 속도를 순차적으로 도출하는 절차 정리 |
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[18강] 다각형 분석 및 이미지 분석을 통한 가속도 분석(1)
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역슬라이더 크랭크의 속도·가속도 다각형 및 이미지 해석 핵심 개념 정리
• 역슬라이더 크랭크 기구·속도 해석: 링크 2·3·슬라이더 구조와 입력 각속도에 따른 속도 다각형 구성, 링크·슬라이더 점들의 속도 및 미끄럼 속도 계산 • 속도 이미지·상대속도 해석: 커플러 상 임의점 속도 이미지를 이용한 비례 해석, 코사인 법칙 기반 링크 길이 산정과 상대속도 벡터 합성 절차 • 가속도 다각형·가속도 성분 해석: 노말·탄젠셜·슬라이딩·코리올리 가속도 분해, 4절 링크 기구 가속도 다각형 작성과 각가속도 방향·입력·출력 관계 분석 |
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[19강] 다각형 분석 및 이미지 분석을 통한 가속도 분석(2)
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가속도 다각형·이미지 분석을 통한 4절 링크 및 커플러점 가속도 해석 요약
• 4절 기구 가속도 성분·기본 식: 회전 링크 점 가속도를 법선(aₙ=rω²)·접선(aₜ=rα) 성분으로 분해하고, 절대·상대 가속도 관계식( a_D = a_B + a_D/B )으로 4절 기구 각 점 가속도 구조를 정식화 • 가속도 다각형·커플러점 해석: B·D·C 등 공통점·커플러점의 법선·접선 작용선을 가속도 다각형에서 교차시켜 유일한 가속도 벡터를 결정하고, 스케일 변환을 통해 각가속도(θ̈₃, θ̈₄)와 점 가속도 크기를 도식적으로 산출 • 가속도 이미지(acceleration image): 동일 링크 상 거리 비례성과 aₙ∝rω², aₜ∝rα 관계를 이용해 기구 형상 삼각형과 가속도 다각형 삼각형의 닮은꼴 구조를 구축하고, 분할점(C 등)을 이미지 평면에 투영하여 임의 점 절대 가속도를 반복 계산하는 기하학적 해석 절차 정리 |
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[20강] 다각형 분석 및 이미지 분석을 통한 가속도 분석(3)
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슬라이더 크랭크 가속도 해석과 루프 폐쇄식(복소 벡터법) 핵심 정리
• 슬라이더 크랭크 가속도 해석: 슬라이더 직선 미끄럼 운동과 링크 2·3의 법선·접선 가속도 분해를 통해 가속도 다각형으로 슬라이더·커플러점 가속도 및 링크 각가속도 산출 • 루프 폐쇄식과 복소 벡터법: 기구 루프의 벡터 합 0 조건을 복소수 벡터로 표현해 편각·크기를 미지수로 설정하고, 부호·방향 규칙을 이용해 4절·슬라이더 크랭크 등 위치·속도·가속도 해석 • 자유도·독립변수·종속변수: 자유도=독립변수 개수, 루프당 두 종속변수(크기·각도)를 두어 4·5·6절 및 커플러점을 가진 다루프 기구에서 루프 연계로 각도·커플러점 운동을 단계적으로 결정 |
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[21강] 루프 폐쇄식 방식을 통한 운동분석 (1)
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루프 폐쇄식과 복소벡터를 이용한 평면기구 운동해석 핵심 정리
• 루프 폐쇄식과 자유도 해석: 다절 평면 기구를 다수의 폐쇄 루프로 모델링하고 링크·조인트 수를 활용한 자유도 계산, 루프당 2개의 종속변수 규칙을 통해 입력변수·종속변수 구조를 정의하는 방법 정리 • 복소 벡터 해석 절차: 링크를 복소 위치벡터로 표현하고 루프 폐쇄식을 실수·허수부 스칼라 방정식으로 분리한 뒤 기하학적 제약을 대입해 종속변수(각도·길이)를 독립변수와 링크 치수의 함수로 나타내고 시간 미분으로 속도·가속도까지 구하는 일반 절차 정리 • 스카치 요크·역슬라이더 크랭크 기구 해석: 슬라이더가 포함된 평면 기구에서 고정각·슬라이딩 방향 제약을 활용해 길이 또는 각도를 종속변수로 두고, 삼각함수·코사인법칙·역탄젠트(atan2)로 위치해를 구한 뒤 속도·가속도 해석까지 수행하는 대표 예제 구조 정리 |
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[22강] 루프 폐쇄식 방식을 통한 운동분석 (2)
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역슬라이더 크랭크 기구의 루프 폐쇄식 분석과 시간도함수, 코리올리 가속도 정리
• 역슬라이더 크랭크 위치 해석 개념: 역삼각함수 범위·주기성에 따른 각도 보정과 arctan2 기반 사분면 판별로 종속각(θ3, θ4)·슬라이더 변위(R2)를 루프 폐쇄식에서 결정하는 절차 정리 • 시간도함수·속도·가속도 해석: 루프식 정리식 직접 미분과 복소벡터 실수·허수부 미분 두 방법으로 종속변수의 1·2차 시간도함수(Ṙ3, θ̇3, θ̇4 등)를 구하고, 삼각함수 항등식으로 sin(θ4−θ2), cos(θ3−θ2) 형태로 단순화하는 구조 제시 • 코리올리 가속도 및 복합 기구 해석: 복합 역슬라이더 크랭크의 5벡터 루프 단순화(R3=R5)와 위치·속도 연립방정식 설정을 통해 슬라이더 속도(Ṙ2), 링크 각속도(θ̇4) 및 코리올리 가속도 a_C = 2Ṙ2θ̇2를 계산·해석하는 통합 절차 정리 |
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[23강] 루프 폐쇄식 방식을 통한 운동분석 (3)
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4절 기구와 슬라이더 크랭크의 루프 폐쇄식 운동해석 핵심 정리
• 4절 기구 루프 폐쇄식 해석: 복소 루프식의 실수부·허수부 분리와 상수 파라미터·$\tan(\theta/2)$ 치환을 통해 종속각 $\theta_3,\theta_4$의 위치·각속도·각가속도 explicit 해를 2차 방정식 형태로 도출하는 절차 정리 • 슬라이더 크랭크 루프 폐쇄식 해석: 루프식의 실수부·허수부 디커플링을 이용해 링크 각도 $\theta_3$와 슬라이더 변위 $R_4$를 각각 단일 삼각함수식으로 직접 계산하고, 옵셋 $R_1$ 부호와 기구 형상에 따른 각도 보정 원리 정리 • 속도·가속도 해석 공통 절차: 루프식 반복 시간미분, 삼각함수 항등식과 식 조합을 통한 불필요 항 제거로 $\dot{\theta}_3,\dot{\theta}_4,\dot{R}_4,\ddot{\theta}_3,\ddot{\theta}_4,\ddot{R}_4$를 체계적으로 구하는 미분·해 선택 방법 정리 |
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[24강] 기구의 복소수 벡터를 이용한 운동 분석 (1)
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Summary Content: 다중 루프 평면 기구의 복소수 벡터 해석과 역 슬라이더 크랭크 예제 정리
• 다중 루프 평면 기구 복소 벡터 해석 절차: 각 루프별 복소 벡터 루프 폐쇄식 설정 후 실수·허수 분리, 독립·종속변수 선정으로 위치·속도·가속도 해를 단계적으로 연계하는 해석 구조 • 역 슬라이더 크랭크 및 점 C 운동 해석: 두 루프 기구에서 공통각·직교 성분을 이용해 슬라이더와 점 C의 위치를 $R_6=x_C, R_7=y_C$로 표현하고, 시간 미분 및 복소수 극형식 변환으로 속도·가속도 성분을 계산하는 절차 • 옵셋 슬라이더 크랭크 예제(예제 4.10) 해석: 4절 링크 루프에서 $\theta_3,\theta_4,\dot\theta_4,\ddot\theta_4$를 구해 옵셋 슬라이더 크랭크 루프 입력으로 사용하고, 무차원 파라미터와 표준 공식을 적용해 슬라이더 위치·속도·가속도 수치 결과를 도출하는 계산 구조 |
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[25강] 기구의 복소수 벡터를 이용한 운동 분석 (2)
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커플러 점이 있는 4절 링크 기구의 복소수 벡터 운동해석 요약
• 복소수 벡터 루프 해석: 4절 링크 기본 루프(링크 1–4)와 커플러 포함 두 번째 루프를 복소수 벡터로 설정하고, 기하학적 각도·길이 관계를 이용해 미지수 링크 변수 구조를 정리함 • 커플러 점 좌표 및 디커플링: 두 번째 루프의 실수부·허수부 분리로 $r_8, r_9$를 각각 $x_c, y_c$에 대응하는 독립 방정식으로 디커플링하고, 커플러 점 $C$의 직각좌표 위치식 $x_c, y_c$를 도출함 • 속도·가속도 해석 절차: 위치식 $x_c=r_8,\ y_c=r_9$를 시간 미분해 커플러 점 속도·가속도 성분과 크기·방향을 계산하고, 수치 예제로 4절 루프 결과($\theta_3,\dot\theta_3$ 등)를 연계 적용하는 계산 절차를 정리함 |
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| 5장. 기어 | ||
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[26강] 기어 물림의 기본 법칙
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기어 물림의 기본 법칙과 인벌루트 기어 개념 정리
• 기어 및 마찰전동장치: 두 축 사이 회전운동·동력 전달 장치로, 반경·각속도·토크 관계를 통해 속도비·토크비 제어 및 방향 변경 기능 수행 • 기어 형식과 물림 법칙: 평기어·헬리컬·베벨·하이포이드·웜기어 등 치형·축 배치에 따른 강도·축하중·감속 특성 규정, 공통 법선이 중심선의 피치점에서 교차하도록 설계해 일정 속도비 유지 • 인벌루트 기어 치형: 기초원에서 실을 풀어 얻는 인벌루트 곡선을 치형으로 사용해 압력각 일정·속도비 일정·중심거리 변화에 대한 강인성 확보, 사이클로이드 치형과 언더컷·압력각 특성 대비 |
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[27강] 인벌류트 기어, 백래시 및 안티 백래시 기어
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인벌류트 기어 물림과 백래시, 복귀 기어열 및 물림률 정리
• 인벌류트 기어 물림·작용선·압력각 및 치형 치수: 기초원·인벌류트 곡선·작용선·압력각 관계와 피치원·어덴덤·디덴덤·틈새·이 두께·원주피치·지름피치·모듈 정의 및 맞물림 조건(동일 피치·모듈·압력각·속도비) 정리 • 백래시·안티백래시 기어: 이 두께·이 홈 폭 차이로 생기는 백래시 개념과 영향(간극·충격·소음), 스프링을 이용한 이중 기어 구조의 안티백래시 기어로 양방향 간극 제거 원리 정리 • 복귀 기어열 기하학 및 물림률·물림길이·접촉호: 입력·출력축 공선 조건(C, 피치지름·이빨 수 관계)과 물림률>1 요구, 물림길이·접촉호·접근각·퇴거각 정의 및 기어열 속도비·신뢰성 설계 기준 정리 |
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[28강] 기어 물림율, 이의 간섭 및 언더컷, 사이클로이드 기어
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기어 물림률, 이의 간섭·언더컷, 기어 제작 및 사이클로이드 기어
• 기어 물림률·기초 기하학: 물림률을 접촉길이와 기초 피치 비로 정의하고, 피치원·기초원·이끝원 관계를 통해 외치·랙·내치 기어의 접촉길이와 풀 뎁스 표준 기어 물림률 계산 구조 정리 • 이의 간섭·언더컷·물림 한계: 간섭과 언더컷 발생 조건·영향을 기초원 위치·인벌루트 치형·물림 한계 관점에서 설명하고, 잇수·어덴덤·압력각·프로파일 시프트를 활용한 방지 설계 원리 제시 • 기어 제작 공정 구조: 밀링 성형·호빙 등 창성 가공·셰이핑·플레이닝·회전 브로칭의 공정 원리와 적용 기어 유형(평기어·헬리컬·내치·베벨)을 비교해 기어 형상·정밀도·생산성에 따른 공정 선택 기준 정리 |
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| 6장. 기어열 | ||
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[29강] 기어열(1)
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기어열의 속도비와 단순·복합 기어열 개념 정리
• 기어열·속도비 기본 개념: 기어열 구조와 역할, 속도비 정의(e_{J/I} = ω_J/ω_I), 부호 규약(회전 방향), 외치·내치 기어쌍의 각속도·이빨수(N) 반비례 관계 정리 • 기어열 분류와 단순 기어열: 보통 기어열 vs 유성 기어열 구조 비교, 단순 기어열의 속도비 계산(기어쌍 속도비 곱), 아이들 기어의 기능(축 거리·방향 변경)과 속도비 크기에는 미영향이라는 특성 정리 • 복합 기어열과 설계 요소: 동일 축 다기어 결합 구조, 복합 기어열 속도비 해석 절차(같은 축 각속도 소거, 외치/내치 부호 처리), 아이들 기어 이빨수의 최종 속도비 영향, 속도비 목표에 따른 이빨수 정수 설계 및 근사 설계 원칙 정리 |
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[30강] 기어열(2)
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복합 기어열과 수동 변속기, 유성기어열 핵심 정리
• 복합 기어열·기어열 도표: 단면·약도 표기법으로 입력축, 복합축, 아이들 기어, 내치 기어 등 요소의 물림 구조와 속도비 관계를 2차원 도식으로 단순 표현 • 수동 변속기 설계: 클러치·동기장치·카운터 샤프트·역기어 등으로 각 단수 속도비를 구성하고, 모듈·중심거리·최소 잇수·$N_i+N_j$ 제약을 고려해 잇수와 속도비를 근사 설계 • 베벨·유성 기어열: 비평행 축 동력 전달 베벨 기어열의 잇수-속도비 관계와 회전 방향 부호, 태양·유성·링·캐리어로 구성된 유성 기어열의 잇수 기하학식($N_1+2N_3=N_4$), 유성 기어 수 선정 및 동축·고토크·다단 속도비 구현 원리 정리 |
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[31강] 기어열(3)
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유성기어열, 다단 유성기어, 차동기어 및 하모닉 구동장치 핵심 개념 정리
• 유성기어·다단 유성기어 해석: 유성기어 균등 배치 조건·잇수비·구속조건을 이용한 속도비/토크비 계산, 단단·다단 유성기어열의 X,Y 중첩법 및 k단 행렬식(2k 미지수) 기반 운동학 해석 • 차동 기어·하모닉 드라이브: 차동기어에서 캐리어 속도=좌·우 축 속도 평균 관계와 부하 차이에 따른 속도 분배 원리, 하모닉 구동장치의 웨이브 제너레이터·플렉스 스플라인·서큘러 스플라인 구조와 잇수차(고감속·무백래시 특성) • 감속기 동력·토크 관계: 입력·출력 동력식(P=Tω), 기계효율 η=P_o/P_i, 토크 평형(T_i+T_o+T_f=0)을 이용한 속도 변화에 따른 토크 증감·프레임 반력 토크 계산 및 감속기의 고토크·저속 전달 기능 정리 |
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| 7장. 캠(CAM) | ||
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[32강] 캠 (1)
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캠 기구 기본 개념과 변위선도, 종동절 운동 유형 정리
• 캠 기구와 원판 캠 기본 요소: 캠·종동절의 연속 접촉에 의한 운동 전달, 평면/입체 캠 분류, 원판 캠의 기초원·주원·피치 곡선·추적점·편심 및 종동절 형상(나이프 엣지·롤러·평판) 정의 • 압력각과 설계 조건: 압력각을 추적점 운동 방향과 피치 곡선 법선 각도로 정의하고, 실용 최대값 30° 유지, 측력·마모 감소를 위한 기초원·롤러 지름 확대, 편심·운동 방향 조정 등 설계 전략 • 변위 선도와 종동절 운동법칙: 변위 선도로 상승·정류·하강 구간을 θ–s 관계로 표현하고, 등속·포물선·수정 포물선·조화 운동의 속도·가속도·저크 특성 비교를 통해 고속 캠 설계에서 무한대 가속도·과도한 저크를 최소화하는 운동법칙 선택 기준 정리 |
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[33강] 캠 (2)
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캠 기구의 사이클로이드 운동과 원판 캠 설계 핵심 정리
• 사이클로이드 및 종동절 운동 특성: 사이클로이드·하모닉·등속·등가속도·포물선 운동의 변위·속도·가속도·저크 특성을 비교하고, 경계에서 가속도 0·저크 유한인 사이클로이드 운동의 완만한 캠 구동 특성 정리 • 원판 캠 형상 해석·도해 설계: 요구 변위 선도·기초원 반경·편심·종동절 유형을 바탕으로 포락선 작도 및 R(θ)=R0+F(θ), Rc·γc·(Xc,Yc)·압력각 계산을 통해 롤러·나이프엣지·플랫페이스 캠 프로파일을 결정하는 절차 정리 • 언더컷·확동캠·설계·제작: 과도한 변위·작은 기초원 반경으로 인한 언더컷 발생 원인과 방지(기초원 확대, 종동절·모션 변경), 확동캠의 양측 구속 구조와 고속 추종성, 캠 설계 소프트웨어 활용 및 대량·소량 생산용 캠 가공 방법 개관 |
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| 8장. 평면 기구의 도해적 힘 해석 | ||
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[34강] 평면 기구의 도해적 힘 해석 (1)
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평면 기구의 도해적 힘 해석: 2력부재·3력부재와 힘다각형 핵심 정리
• 2력 부재·3력 부재 평형 조건: 2력 부재는 두 힘이 크기 같고 방향 반대·동일 작용선상에 존재하며, 3력 부재는 세 힘 벡터합 0과 작용선이 한 점(또는 평행 상태)에서 교차하는 기하 조건으로 평형을 결정함 • 마찰 없는 기구학적 대우와 힘 다각형: 회전·미끄럼 대우 및 접촉면에서 힘 방향은 접촉면 또는 운동 방향에 수직으로만 전달되며, 자유물체도와 힘 다각형(머리–꼬리·폐합 조건)을 이용해 평면 기구의 정적 힘과 내력을 단계적으로 해석함 • 기구별 정적 힘 해석과 중첩 원리: 슬라이더-크랭크·레버·시적 잭에서 링크 분류(2력·3력 부재)와 작용선 간 거리로 구동 토크·압축·인장력·각도 의존 하중식을 도출하고, 선형 시스템에서는 각 하중에 대한 해를 벡터 합하는 중첩 원리로 복수 하중 상태를 평가함 |
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[35강] 평면 기구의 도해적 힘 해석 (2)
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평면 기구의 도해적 정·동적 힘 해석 핵심 정리
• 정적 힘 해석과 힘 다각형: 2력 부재·3력 부재의 작용선 규칙, 힘 삼각형·다각형을 이용한 벡터 평형, 회전축 모멘트 계산 및 중첩법에 의한 반력·토크 산출 절차 정리 • 동적 힘 해석과 관성력: 질량중심 가속도·각가속도 기반 관성력·관성모멘트 도입, 관성력으로의 치환을 통한 동적 문제의 정적 평형 환원, 사절기구·슬라이더 크랭크에의 적용 구조 정리 • 관성원과 관성 반지름: 관성 반지름 ρ와 관성원 정의, $F_{in}=ma_G$, $M_{in}=I_G\alpha$, $\rho = I_G\alpha/(m a_G)$ 관계를 이용한 관성력 작용 위치 결정 및 외력·관성력 중첩에 의한 입력 모멘트 계산 정리 |
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| 9장. 평면 운동 기구의 힘해석과 밸런싱 | ||
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[36강] 평면 운동 기구의 힘해석과 밸런싱 (1)
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평면 운동 4절 기구의 힘 해석과 요동력 개념 정리
• 평면 4절 기구 질량·운동 모델링: 등각속도 가정·lumped mass 모델·질량중심 좌표·가속도 유도로 관성력 계산 구조 정리 • 평면 운동 동역학 방정식: 각 링크 자유물체도, ∑F = m a·∑M = Iα, 평행축 정리 적용 모멘트식, 행렬형 연립방정식(Ax = b) 구성 • 요동력·밸런싱 개념: 베이스 링크에 전달되는 반력 합을 요동력으로 정의하고, 질량·카운터 밸런스 배치로 불균형 관성력을 최소화하는 밸런싱 설계 원리 정리 |
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[37강] 평면 운동 기구의 힘해석과 밸런싱 (2)
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Summary Content:
평면 운동 기구의 힘해석, 슬라이더 크랭크, 불균형과 밸런싱 핵심 정리 • 평면 링크 및 슬라이더 크랭크 힘해석: 링크별 힘·모멘트 평형을 AX=B 행렬식으로 정식화하고, 질량중심 가속도·관성모멘트로 B벡터를 구성해 핀 반력·구동토크, 요동력·요동모멘트를 계산하는 절차 정리 • 슬라이더 크랭크 동역학: 크랭크·커넥팅로드·슬라이더 질량중심 좌표 및 가속도(삼각함수 변형·체인룰 포함)를 유도하고, 슬라이더의 단일 축 운동과 마찰 무시 조건을 반영해 요동력·요동모멘트 성분을 단순화하는 구조 제시 • 회전체 불균형과 밸런싱: 회전 중심–질량 중심 불일치로 인한 원심 관성력·요동력 발생 원리와, 집중질량 모델에서 Meω²·Σm_ir_i=0 조건을 이용해 균형질량 크기·위치를 결정하는 정역학·동역학 평형 기반 밸런싱 설계 원리 정리 |
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[38강] 평면 운동 기구의 힘해석과 밸런싱 (3)
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평면운동 기구의 정적·왕복 불균형과 4절기구 힘 밸런싱 핵심 정리
• 회전체 정적 밸런스 및 카운터밸런스 설계: 불균형 질량의 모멘트를 x·y 성분으로 분해해 mc·rc·θc를 결정하고, mc·rc trade-off와 정속 회전 조건에서의 정적 불균형 상쇄 절차 정리 • 왕복 불균형 및 질량중심 표현: 슬라이더·커플러의 병진 성분에 의한 왕복 관성력을 정의하고, 4절 기구 각 링크 질량중심을 복소벡터로 표현해 전체 질량중심 MR_S = Σ m_j R_Sj와 가속도 0 조건으로 힘 밸런싱 원리 도출 • 4절 기구 힘 밸런싱 설계 조건: 루프방정식으로 θ3를 제거해 MR_S = A2 e^{iθ2} + A4 e^{iθ4} + C 형태로 정리하고, A2 = 0·A4 = 0의 실수·허수부 방정식을 링크별 질량·질량중심 위치·각도 설계조건으로 활용하는 방법 정리 |
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[39강] 평면 운동 기구의 힘해석과 밸런싱 (4)
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평면 4절 및 슬라이더 크랭크 기구의 힘 밸런싱과 균형질량 설계 개념 정리
• 평면 4절 기구 힘 밸런싱: 링크 2·4의 균형질량 위치·크기 설계, 스태틱 밸런싱 조건과 질량·극질량 관성모멘트 보정, 카운트 밸런스 전·후 언밸런스 성분식을 통한 전체 질량·관성 결정 • 균형질량 해석 기법: 질량중심 모멘트의 실수·허수(또는 x·y) 성분 분해, atan2 기반 각도 계산과 x<0 시 180° 보정, “초기 성분 + 카운트 밸런스 성분 = 목표 언밸런스 조건” 구조로 m_c 및 각도 산정 • 힘 밸런싱·슬라이더 크랭크·기준 기구: 힘 밸런싱에 따른 회전대우 힘 전달 및 요동 모멘트 감소, 슬라이더 크랭크에서 편심 제거·질량중심 정렬·집중질량(lumped mass) 모델 적용, 기준 기구(reference mechanism) 위에 보조 균형질량을 부과해 요동력(쉐이킹 포스) 최적화 설계 |
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[40강] 평면 운동 기구의 힘해석과 밸런싱 (5)
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평면 운동 슬라이더-크랭크 기구의 집중 질량·가속도·요동력 밸런싱 정리
• 커플러 집중 질량 모델: 분포 질량 커플러를 크랭크 핀·리스트 핀의 두 집중 질량으로 등가화하여 질량·무게중심 조건을 만족시키고 요동력 해석을 단순화하는 모델 • 슬라이더-크랭크 가속도 해석: 크랭크·균형질량은 회전운동 법선가속도, 슬라이더는 직선 X방향 가속도로 표현하고, 슬라이더 가속도를 프라이머리·세컨더리 성분으로 분해하는 해석 • 요동력 및 밸런싱: 크랭크·균형질량·슬라이더의 관성력을 합산해 기초 링크에 작용하는 요동력을 정의하고, 이를 프라이머리·세컨더리 성분 및 X·Y성분으로 분해한 뒤 균형 질량으로 부분 밸런싱을 수행하는 절차 |
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| 10장. 관성차 | ||
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[41강] 관성차 (1)
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관성차(flywheel)의 기능과 속도변동·극질량 관성모멘트 개념 정리
• 관성차(flywheel) 기본 개념: 회전질량에 운동에너지를 저장·방출하여 내연기관·전동기·프레스 등에서 주기적 토크 변동에 따른 속도변동과 요동력을 감소시키는 장치 • 회전운동 동역학 및 속도변동 계수: 회전운동 지배방정식 M = Iα 와 일·에너지 관계를 통해 ΔE_max = ½I(ω_max²−ω_min²) = Iω₀²C_s 를 정리하고, 평균각속도 ω₀와 속도변동 계수 C_s 로 최대 에너지 변동과 허용 속도변동을 정량화 • 극질량 관성모멘트 및 토크 곡선 해석: I = ΔE_max / (ω₀²C_s) 로 요구 플라이휠 관성모멘트 산정, 구동토크·하중토크 곡선과 순토크 M = T_D + T_L 의 교차·면적 해석으로 에너지 극값과 속도 극대·극소를 구해 실제 기계 플라이휠 설계에 적용 |
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[42강] 관성차 (2)
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관성차와 속도 변동, 브랜치 시스템 기초 정리
• 관성차·속도 변동 개념: 구동·부하 토크 차이로 발생하는 토크-각도 곡선 면적을 회전 에너지 변동 ΔE_max로 해석하고, 플라이휠을 통해 에너지 저장·방출로 속도 변동을 완화하는 원리 정리 • 속도 변동 계수·극질량관성모멘트·토크-일 관계: C_s = (ω_max−ω_min)/ω_0, ΔE_max = Iω_0²C_s 및 W = ∫M(θ)dθ 관계를 이용해 토크-각도 그래프에서 ΔE_max를 계산하고, 평균동력·최대·최소 각속도·플라이휠 I·질량 설계 절차 정리 • 브랜치 시스템·유효 관성모멘트: 기어비로 각속도 관계를 설정해 E = ½I_effω² 형태로 표현하고, I_eff = I_A + (I_B+I_F)(r_B/r_A)²로 환산하여 브랜치 시스템에서도 ΔE_max–C_s–I_eff 관계로 플라이휠 관성모멘트 및 설계를 수행하는 방법 정리 |
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| 11장. 기구의 합성 | ||
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[43강] 기구의 합성 (1)
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기구의 합성, 함수 생성과 구조오차, 체비셰프 간격 개념 정리
• 기구 합성·형태합성·사양합성: 원하는 출력운동으로부터 기구 형태(4절 기구, 슬라이더 크랭크, 캠-종동절 등)를 선택하고 링크 치수를 결정하는 과정, 해석을 전제로 형태 선택과 치수 설계 수행 • 함수 생성과 구조오차·정밀점: 4절 기구·슬라이더 크랭크에서 입력–출력 관계를 목표 함수에 맞추어 링크 치수를 정하는 함수 생성 과정, 실제 운동과 목표 함수 차이를 구조오차로 정의하고 구조오차가 0이 되는 정밀점을 기준으로 근사 설계 수행 • 무차원 변수와 체비셰프 간격: 입력·출력을 무차원 변수로 선형 비례 정리해 각도·변위를 표현하고, 주어진 구간에서 정밀점 3개를 체비셰프 간격으로 배치하여 구조오차 분포를 평탄화하는 근사 설계 절차 정리 |
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[44강] 기구의 합성 (2)
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45:
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기구의 합성 – 경로 생성, 강체 안내, 함수 생성(4절 및 슬라이더 크랭크)
• 경로 생성·강체 안내·3위치 강체 안내: 커플러 한 점 궤적 설계, 강체 전체 위치·자세 안내, 3개 위치·방향을 만족하는 4절 기구 도해·해석 합성 개념 정리 • 4절 기구 함수 생성·Freudenstein 방정식·체비셰프 간격: 링크 길이 비 파라미터(h1,h3,h5) 기반 해석 합성, 체비셰프 간격으로 선정한 정밀점에서 연립방정식 구성해 링크 길이 결정 및 구조오차 평가 • 구조오차·초기 회전변위·슬라이더 크랭크 함수 생성: 이상 함수와 실제 기구 응답 차이 분석, 초기 각도 선택에 따른 링크 비·전달각·오차 트레이드오프, 슬라이더 변위를 크랭크 각도의 함수로 합성하는 슬라이더 크랭크 기구 설계 원리 정리 |
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[45강] 기구의 합성 (3)
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45:
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슬라이더 크랭크 기구 합성, 강체 안내, 변위 행렬 개념 정리
• 슬라이더 크랭크 기구 합성: 좌표기하와 거리 제약으로 S–θ2 방정식을 유도하고 K1,K2,K3–R1,R2,R3 관계를 이용해 체비셰프 간격 정밀점 기반 링크 길이 합성 및 구조 오차 평가 • 2·3위치 강체 안내 기구 설계: 주어진 점들의 2·3위치로부터 수직 이등분선과 원 중심을 이용해 기초 피벗과 링크 길이를 구하고 슬라이더–슬라이더, 슬라이더 크랭크, 4절기구 형태로 안내 기구 합성 • 평면 강체 운동 변위 행렬: 동차좌표 기반 3×3 변위 행렬로 병진·회전 및 연속 변위를 행렬 곱으로 표현하여 평면 기구 운동의 조합·분해·해석에 활용 |
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[46강] 기구의 합성 (4)
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28:
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3위치 강체 안내를 이용한 4절기구 합성 개념과 예제 정리
• 변위행렬 기반 강체 운동 표현: 회전+병진 변위행렬로 3위치 강체 자세를 표현하고 점 B(A), D의 좌표 변환 관계식 및 C, S, A13n, A23n 정의를 통해 연립 1차 방정식·행렬식으로 정식화 • 3위치 강체 안내 4절기구 합성: 헤드라이트 덮개 예제에서 3위치·각도·기초 피봇 좌표를 이용해 B1, D1 위치를 계산하고 링크 길이 R1~R4(고정부·크랭크·커플러·로커)를 산출하는 4절기구 설계 절차 정리 • 중간 위치 설계 및 수정: 초기 중간 위치를 좌표·각도의 중간값으로 가정한 뒤 제약조건(펜더를 넘지 않음)을 검토하고, 2위치 재조정과 재계산을 반복하는 Try & Error 기반 수치해석·시뮬레이션 설계 프로세스 정리 |
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| 12장. 기구와 기계 장치의 설계 | ||
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[47강] 기구와 기계 장치의 설계(1)
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기구와 기계장치 설계 개념과 문제 공식화 핵심 정리
• 공학 설계 개념·특징: 기능·디자인·환경·경제성·안전성을 통합 고려하는 비유일·반복적 기구·기계장치 설계 과정과 공학 해석과의 차이 정리 • 설계 프로세스 구조: 문제의 공식화–개념화–예비·상세 설계–시제품·시험·보고로 이어지는 7단계 설계 방법과 설계 학습 방법(기초공학 지식, 기존 설계 분석, 도구·절차 습득) 체계화 • 문제 공식화 및 사례 분석: 설계 목적 내역서·기존 기술 조사·목적·제약조건·성능지표 정의 절차와 토크 전달 기구(ABS 커플링, 3 N·m, 30° 오프셋)·단방향 회전 장치(일방향 클러치, 100 N·m) 예제를 통한 정량적 설계 기준 설정 정리 |
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[48강] 기구와 기계 장치의 설계(2)
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기구 설계 프로세스와 토크·단방향 회전 장치 개념 정리
• 기계 설계 프로세스: 설계 목표·제약조건 정의 → 개념화·형태 분석 차트·브레인스토밍 → 기능 블록 다이어그램 기반 예비 설계 및 변수 선정 → 가중치·점수화 의사결정 → 상세 설계·Gantt 차트·시제품 구현 → 테스트·평가·설계 보고서 문서화 • 토크 전달 기구·단방향 회전 장치 설계: 토크 용량·역토크 능력·미스얼라인먼트 허용·수명(S–N 곡선)·소음·중량·공간·재질·지지 시스템을 제약조건으로 설정하고, 기능 블록(입력·출력·ground link·pawl/ratchet·클러치 구조)으로 기능을 정의해 개념 설계와 예비 설계 수행 • 시제품·검증 및 문서화: 알파·기능적·시각적/스케일 시제품을 CNC·레이저 가공·급속조형·3D 프린팅(FDM·SLA·분말 소결 등)으로 제작하고, 계측·가속 수명 시험·공인 시험·자체 시험으로 성능을 검증하며, BOM·MSDS·시험 기준·공학 해석·도면을 포함한 설계 보고서로 결과를 체계화함 |
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| 13장. 기구와 기계 설계 사례학습 | ||
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[49강] 기구와 기계 설계 사례학습
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기구와 기계 설계 사례 핵심 정리 (축커플링·클러치·MEMS 중심)
• 축 커플링·축 접속·체결 기구: 훅/등속/올드햄/슈미트 커플링과 클러치·싱크로나이저·드릴 척·선반 척의 구조·허용 각도/오프셋·토크·속도비 조건에 따른 동력 전달·축 정렬·작업물 체결 기능 정리 • 브레이크·일방향 기구·조리개: 디스크/드럼 브레이크, 래칫·스프래그 클러치, 가변 조리개(홍채) 기구의 마찰·일방향 구속·개구 면적 제어 원리를 통한 감속·역회전 방지·광·유량 제어 기능 정리 • 회전–직선 변환 및 MEMS: 벨트 구동 액추에이터·볼스크류 시스템의 고정밀 직선 구동 구조와 마이크로 전기 기계 시스템(MEMS)의 반도체 공정 기반 미세 구조·센서·액추에이터 집적을 통한 소형·고집적 기계 시스템 설계 원리 정리 |
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김정수 교수님
기구학
