나사(SCREW) 이해 :: 종류, 용도 및 설계

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나사의 종류

결합용 나사 : 조립할 때 → 삼각 나사

운동용 나사 : 이동 시킬 때 → 사각 나사, 사다리꼴 나사

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삼각 나사

(미터 나사)

M(호칭지름 * 피치)

나사산의 각도 (α) : 60º

일반적으로 60º을 사용

나사산의 각도가 클수록 결합력이 큼

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사각 나사

결합력이 약하지만 그만큼 마찰력도 약해 이동이 용이 함

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사다리꼴 나사

삼각과 사각 나사의 절충안

이동과 결합력 적정 수준

 

TM(미터계) : 30º

TW(인치계) : 29º

주로 사용

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나사의 명칭, 용어

Modeling

리드와 리드각 과의 관계

ρ(마찰각)는 그림에서 표현할 수 없는 값. 회전력을 쉽게 구하기 위해 μ(마찰계수)를 환산한 값이다.

Q = 달고있는 물체의 하중

P = 수평방향 힘

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전달토크

"T₁(자릿면 토크)"

머리가 판에 닿아 잠겨서 발생한 힘

이건 머리가 판에 닿아 있을 때만 고려

다 채워져 있는게 아니라면 고려안해도 됨

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"T₂(회전 토크)"

 

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체결에 필요한 최소 힘

"T₂(회전 토크)"에 해당

 

수평력(p) ≥ 마찰력 = μ(마찰계수)*N(수직항력)

죄는 힘(수평력)이 마찰력보다 커야 한다.

마찰력은 마찰계수와 수직항력에 영향을 받으며,

수평력과 수직력을 통해 수식은 간략화하면,

상기 수식이 도출된다.

즉, 나사 체결 시,

죄는 힘(수평력, p)는 Q tan (ρ + λ) 보다 커야 한다.

＊Q = 달고있는 물체 하중

＊ρ = 마찰각

＊λ = 리드각

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죌 때, 최소 회전력

풀 때, 최소 회전력

예시

피치 1mm, 유효지름 5.35mm인 1줄 나사

100mm의 스패너에 4kg의 힘을 작용하여 체결 시킬 때,

나사 축에 걸리는 최대 하중(Q)

(μ = 0.1)

 

"체결 토크"

T = 4kgf * 100mm

= 400 kgf mm

 

 

예시

 

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나사 자립 조건

ρ(마찰각) > λ(리드각)

마찰각과 리드각이 같아지는 지점부터 자립이 되지 않음

가만히 넵둬도 저절로 풀린다는 이야기

 

η(나사 효율) < 0.5

나사의 효율이 0.5보다 작아야 한다.

나사 효율이 0.5보다 작다는 것은

"ρ(마찰각) > λ(리드각)"을 만족한다는 것이다.

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나사의 효율

회전에 투입한 일 대비 이루어진 유효 일

나사는 효율일 무조건 높다고 좋은게 아님

 

효율일 좋다는 것은 약간만 힘을 가해도 잘들어간다는 의미

반대로 약간의 힘으로 잘풀린다는 의미

 

나사의 효율이 0.5보다 작아야 한다.

나사 효율이 0.5보다 작아야 스스로 풀리지 않는다.

 

"구하는 수식"

"T₁(자릿면 토크) = 0"이면 두번째 공식으로 풀어도 됨

그게 아니면 첫번째 공식으로 풀어야 함

예시

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참조

(40) 2020학년도 기계요소설계 2주차 04. 나사역학 체결 - YouTube

(39) [Raf기계스토리] 일반기계기사 필답 - 나사 - 나사의 종류와 명칭 "마찰각(ρ)이 어딘지 아시나요?"_rev.1 - YouTube

(39) [Raf기계스토리] 일반기계기사 필답 - 나사 - 나사의 설계 "나사의 높이(h)와 피치(p)의 관계??!!" - YouTube

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