단원 02. 기계를 구성하는요소(기계요소) (198p) 학습목표 1. 기계요소를 분류하여 설명할 수 있다. 2

02. 기계를 구성하는 요소에는 무엇이 있을까. <198p>

<자동차조립도>

<자전거>

②기계요소의 구성 ㉠결합용 - 볼트와 너트, 핀, 키, 나사못, ㉡축용 – 축, 베어링 ㉢전동용 – 마찰차, 기어, 벨트, 체인, 캠, 링크 ㉣기타 – 스프링, 브레이크

1.결합용 기계요소 ①기계의 부품과 부품, 부품과 구조물을 결합하는데 ②나사, 볼트와 너트, 핀, 키 빗면과 지렛대의 원리를 이용한 나사

볼트와너트

①나사 –나사선을 따라 홈과 돌기를 만든 것 ②나사 종류 ㉠죄는 방향에 따라 –오른나사와 왼나사 ㉡나사산의 모양에 따라 –삼각, 사각, 사다리꼴, 톱니, 둥근나사 ㉢수나사와 암나사 *수나사 –나사의 원통 표면에 홈을 판 것 *암나사 -내면에 홈을 판 것 ③피치 –나사산에서 다음 나사산까지의 거리

<나사의 구조>

풀리지 않게 도와 주는 핀 ①핀 – 큰힘이 걸리지 않는 부품을 결합하거나 고정할 때 ②종류 ㉠평행핀 –굵기가 일정하고 자전거 체인의 결합에 사용 ㉡테이퍼 핀 –끝이 점점 가늘어 지는 핀 자전거의 크랭크 축을 고정 ㉢분할핀 –핀의 끝을 벌려 너트 등의 풀림을 방지하는데

회전물체를 고정시켜주는 키 ①키 –회전하는 부품을 축에 고정하기 위해 사용하는 쐐기모양의 작은 막대 회전물체를 고정시켜주는 키 ①키 –회전하는 부품을 축에 고정하기 위해 사용하는 쐐기모양의 작은 막대

2. 축용 기계요소(199p) ①회전체의 중심에 사용 ②축, 베어링 회전체의 중심막대 축 ①축 –기계에서 회전운동으로 동력을 전달하는 풀리, 기어, 스프로킷 등의 회전체를 축에 끼워서 회전 ②축의 종류 ㉠전동축 –축과 바퀴가 같이 회전하는 축 ㉡차축 –축이 고정되어 바퀴만 회전하는 축 ㉢크랭크축 –직선 왕복운동을 회전운동으로

<크랭크축>

축의 회전운동을 돕는 베어링 ①베어링 –축이 원활하게 회전할 수 있도록 마찰을 적게하며 축을 지지하는 기계요소 ②미끄럼 베어링, 구름베어링 ㉠미끄럼베어링 *면접촉으로 축을 받쳐준다 *큰 힘을 받고 진동이 없으며 저속회전에 사용

㉡구름베어링 –선접촉, 점접촉 *롤러 베어링 선접촉을 하고 작은 힘을 받으며 고속회전이 필요한 곳에 사용 ㉡구름베어링 –선접촉, 점접촉 *롤러 베어링 선접촉을 하고 작은 힘을 받으며 고속회전이 필요한 곳에 사용

*볼 베어링 -점접촉을 하고 작은 힘을 받으며 고속회전이 필요한 곳에 사용 *볼 베어링 -점접촉을 하고 작은 힘을 받으며 고속회전이 필요한 곳에 사용

3. 동력전달용 기계요소(200p) *기계가 일을 할 수 있도록 외부에서 들어온 동력 을 전달하는 것 정확한 동력을 전달하는 기어

①기어 전동. 일정한 두께의 원통에 이를 만들어 서로 맞물려 돌아가면서 동력을 전달하는 요소. 두 축 간의 거리가 짧고, ①기어 전동 *일정한 두께의 원통에 이를 만들어 서로 맞물려 돌아가면서 동력을 전달하는 요소 *두 축 간의 거리가 짧고, *다른 전동장치 보다 동력이 확실하게 전달되는 곳에 사용 *튼튼하고 오래 사용 가능 *서로 맞물리는 기어의 잇수를 달리하며 회전 속 도를 조절할 수 있음 –자동차, 공작기계 등의 변속을 위해 사용

㉠평기어 -널리 사용되는 기어로 이가 두 축에 평행함(수정테이프에 사용) ㉡헬리컬기어 -이가 곡선으로 된 기어(자동차변속기) ㉢베벨기어 -원뿔면에 이를 낸 기어로 두 축이 교차 할 때 사용(전동 드릴에 사용) ㉣웜과 웜기어 -웜과웜 기어로 구성 *기타 줄을 조일 때, 멍키스패너 ㉤래크와 피니언 –사진기 삼각대사용

운동을 바꾸어주는 캠(200p). 형태가 다양하며 그 형태에 따른 회전운동을 여러 가지의 직선왕복운동으로 바꾸어주는 기계 요소

일정한 운동을 만들어 주는 링크 ①링크 –길이가 다른 몇 개의 막대를 핀으로 연결 하여 제한된 운동을 전달하는 기계요소 일정한 운동을 만들어 주는 링크 ①링크 –길이가 다른 몇 개의 막대를 핀으로 연결 하여 제한된 운동을 전달하는 기계요소 *기계에서는 = 4절링크가 사용 *4절 링크는 4개의 막대로 이루어진 링크로 하나를 고정하여 운동함 *4절링크=굴착기에 사용

먼 거리 까지 동력을 전달하는 체인과 벨트(201P) ①체인과 스프로킷 전동 -체인에 스프로킷의 이가 물려 동력을 전달함

<자전거>

#. 자전거의 동력 전달 과정 발 → 페달 → 크랭크 → 크랭크축 → 큰 스프로킷 → 체인 → 작은 스프로킷 → 뒷바퀴 #. 자전거의 동력 전달 과정 발 → 페달 → 크랭크 → 크랭크축 → 큰 스프로킷 → 체인 → 작은 스프로킷 → 뒷바퀴

② 벨트와 벨트풀리 전동. 벨트와 벨트풀리 사이의 접촉면에 생기는 마찰 력을 이용하여 동력을 전달 ② 벨트와 벨트풀리 전동 *벨트와 벨트풀리 사이의 접촉면에 생기는 마찰 력을 이용하여 동력을 전달 *두 축간의 거리가 멀거나 동력을 직접 전달할 수 없을 때 사용 *평벨트는 컨베이어 벨트에 사용

3. 그 밖의 기계요소(202p) 충격을 흡수하는 스프링 ①완충용 -물체의 탄성을 이용 ②충격 및 진동을 줄이고 에너지를 축적 시킬 때 사용 ③코일스프링, 판스프링 –충격 및 진동을 줄여주는 ④태엽 –에너지를 축적

운동을 멈추게 하는 브레이크 ①제동용 –운동하는 물체의 접촉면에 마찰력을 가하여 운동속도를 감소시키거나 멈추게 하는 기계요소 ②종류 – 띠브레이크, 블록브레이크. 원판브레이크

03. 자동제어란 무엇일까. (203p) 1. 자동제어의 개념(200p)

①자동제어. 제어 -일정한 목적 달성을 위해 기계(장치)등이 사용자가 원하는 대로 동작하도록 하는 조작. 자동제어 ①자동제어 *제어 -일정한 목적 달성을 위해 기계(장치)등이 사용자가 원하는 대로 동작하도록 하는 조작 *자동제어 *제어동작을 (제어장치나 기계, 컴퓨터) 등으로 하여금 - 자동으로 행하는 것 *종류 –순차(시퀀스)제어와 피드백 제어가 있음

차례대로 작동하는 순차(시퀀스) 제어 ①순차 (시퀀스) 제어 차례대로 작동하는 순차(시퀀스) 제어 ①순차 (시퀀스) 제어 *미리 정해진 순서에 따라 차례로 동작할 뿐 동작 의 결과가 정확한지 판단하는 능력은 없다. *선풍기 타이머. 세탁기의 자동 세탁과정, 전자레인지의 자동메뉴 조리, 엘리베이터, 자동판매기

<203p.그림 Ⅳ-72.세탁기의 세탁과정>

오류를 수정하는 피드백제어 ①피드백 제어 –목표한 제어량과 동작 결과를 비교하여 목푯 값에 맞도록 수정하고 동작할 수 있는 제어 방식 *온도조절장치에 많이 사용 보일러, 전기장판, 냉장고, 정수기 에어컨, 화장실 변기의 물높이 유지,

<203p.그림 Ⅳ-73. 에어컨온도조절>

2.자동화 기술 ①기계가 움직일 때 작업의 전부 또는 일부를 컴퓨터 등을 이용한 기계장치에 의해 -자동적으로 작동하게 하는 것 ②자동화기기 구성요소 ㉠감지기 –기계의 동작 상태를 감지(센서) ㉡제어신호처리장치 –감지기의 입력를 이용하여 제어 정보를 이용하여 제어 정보를 분석처리 ㉢작동장치 –직접 일을 수행

<그림 Ⅳ-74. 인간의 신체와 자동화요소>

③자동화기술을 실현하기 위해서 *여러 동작을 제어하기 위한 소프트웨어 기술과 각각의 동작요소들을 연결해주는 네트워크기술이 필요함

자동화의 목적 *편리한 생활을 위하여 주변 많은 것들이 자동화 추세 ㉠ 제품 생산면에서도 – 소비자의 다양한 욕구를 충족 ㉡ 합리적인 가격으로 제품을 공급 기업의 이윤을 확대하기 위하여 -생산 방식의 자동화는 매우 중요함

<204p.그림 Ⅳ-75. 자동화목적>

자동화의 종류 ①가정자동화(HA). 집안의 모든 기기들을 인테넷으로 연결하여 제어하는 시스템 자동화의 종류 ①가정자동화(HA) *집안의 모든 기기들을 인테넷으로 연결하여 제어하는 시스템 *가전기기외에 방범시설, 조명설비 ②사무자동화(OA) *회사업무의 효율화 및 내용의 질적향상위해 각종정보통신 기기들을 업무에 활용함

③공장자동화(FA). 공장 운영. 설계부터 제품이 생산되기 까지의 일련의 작업 공정을 자동으로 처리하는 시스템

1. 로봇이란? ①로봇 - 인간의 명령을 실행하여 인간이 하기 어려운 일이나 힘든 일을 대신해주는 자동 기계 장치(전자기계기술의 총집합체) ②전자장치와 기계장치가 결합된 것 ③과학기술의 발달로 정교한 작업까지 수행 ④단순반복작업, 위험한 환경에서 하는 작업에 활용

<그림 Ⅳ-77. 로봇관련기술분야-전자.전기.기계응용>

로봇의 분류 * 서비스용 로봇, 제조용 로봇 ①서비스용 로봇 ㉠개인서비스용 로봇 –가사, 생활지원에 이용 ㉡전문서비스용 로봇 –군사, 의료, 빌딩 서비스에 이용 ②제조용 로봇 *산업현장에서 제품을 생산시 –조립, 생산, 운반 등의 작업

2. 우리 생활 속 로봇(206p). 최근에 다양한 로봇이 개발되어 활용되고 있음

공부를 도와주는 교육용 로봇 ①교사보조 로봇. 교사를 보조하기. 학생과 대화하며 교육을 담당 ②교보재용 로봇 공부를 도와주는 교육용 로봇 ①교사보조 로봇 *교사를 보조하기 *학생과 대화하며 교육을 담당 ②교보재용 로봇 *창의성 향상을 위해 로봇 사용 ③기타서비스용 로봇 *경비 로봇 *의료 로봇 *안내 로봇 *재난 구조 로봇 *원전 로봇

3.로봇의 운동(207p) *제조용 로봇은 일정한 작업을 수행할 수 있도록 여러 개의 막대를 연결하여 제조 –산업현장에서 사용됨 *여러 개의 관절로 이루어진 관절이 일정한 운동을 반복하는데 – 이는 몇가지 기본 동작으로 구성됨 ①회전 운동 *회전하고자 하는 물체를 전동기축에 직접 설치 *기어를 설치하여 물체를 회전운동시킴

②직선 운동. 기어의 레크와 피니언을 이용한 직선운동 ②직선 운동 *기어의 레크와 피니언을 이용한 직선운동 *전동기의 축에 나사를 설치하여 – 나사의 회전 운동을 이용하여 물체를 직선운동시킴 ③작업장치 *로봇이 실질적으로 작업하는 것 – 물체 잡기, 놓기, 조이기, 풀어주기, 물체에 구멍 뚫기 작업 수행

④기타 로봇의 운동. 로봇은 주로 짧은 거리를 반복해 움직이는 왕복 운동임 ④기타 로봇의 운동 *로봇은 주로 짧은 거리를 반복해 움직이는 왕복 운동임 *최근에는 많은 로봇이 회전운동중심으로 움직 이지만 직선운동을 이용하여 –회전왕복운동을 하기도 함

오늘날 로봇의 운동 범위 ①산업현장에는 –인간의 움직임을 아주 흡사하게 따라하는 제조용 로봇이 사용 ②대부분 운동은 주로 전동기의 회전운동을 이용 하고 –4절 링크를 활용해 먼 곳의 물체에 대한 작업도 가능함

로봇과 관련된 직업(220p) ①기계공학기술자 ②재료공학 기술자 ③전자공학기술자 ④컴퓨터 프로그래머 ⑤로봇 연구원