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문제 정의
- 상기 기술한 설계 개념에 따라 기존 모델 대비 베어링간 거리는 가능한 한 증가 시켰으며, 첫 번째 베어링의 폭은 직경이 40mm로 증가하면서 2mm 증가 하였다. 그러면서도 세탁기 전체의 레이아웃을 고려하여 샤프트의 전체 길이는 가능한 한 줄이고자 노력하였다. 두 번째 베어링은 굽힘 모멘트가 거의 작용하지 않으므로 기존 베어링을 사용하였고 드럼 풀리와 연결되는 부분도 기존 모델과 동일하다.
- 하지만 마지막으로 다이캐스팅 시 발생하는 미성형 측면에서 보면 산수가 많은, 즉 산과 산 사이의 골의 폭이 좁은 경우에 미성형이 발생할 가능성이 커 보인다. 따라서 본 연구에서는 이를 보완하기 위하여 Fig. 4와 같은 형태의 산 모양을 제안 하였다. 이는 일반적인 기어 형태의 모양이며 산이 직선 형태가 아닌 약간 곡선 모양으로 알루미늄 다이캐스팅 시 성형측면에서 기존보다는 유리할 거라 사료된다.
- 95mm3 이다. 따라서 본연구에서는 중립 축을 중앙에 위치 시킬 수 있는 기본 단면 형상을 유지하면서 그 중립축에 대하여 면적 관성 모멘트를 최대로 하고 기존품에서 응력 집중 되는 곳은 보강 리브 등을 통해 최대 응력을 줄이고자 하였다. 플랜지의 살 두께는 강도뿐만 아니라 전체의 무게, 즉 재료비 상승 측면을 고려하여 5mm로 하였고 중립축으로부터의 단위 면적까지의 거리 또한 전체 축의 길이를 고려하여 29mm 로 한정하였다.
- 본 연구에서 설계된 축계를 시작품 제작한 후실제 강도를 평가하기 위하여 파단 강도 및 피로 강도 시험을 수행하였다. Fig.
- 9 그 원인으로는 다이캐스팅 재질의 국부적인 미성형뿐만 아니라 서로 접촉하고 있는 재질 사이의 비틀림에 의한 파괴 및 접촉면 사이의 마찰 이외에 그 메커니즘이 간단치 않다. 본 연구에서는 가장 큰 원인이 될 수 있는 세 가지 측면을 고려하여 설계에 반영하고자 하였다. 첫째는 서로 접촉하고 있는 면의 면적을 늘려 전단응력을 줄이고자 함이며, 둘째는 접촉면의 강도 해석을 통해 강도 면에서 유리한 이(teeth) 개수를 설정하였다.
- 본 연구에서는 대용량 고속회전 탈수를 구현하기 위해서 기존모델을 기반으로 하여 드럼 세탁기의 구동축과 플랜지에 대하여 이론적 지식을 정립하고 시험 및 강도해석 통해 개선된 최적의 축계 형상을 제시함과 동시에 파단강도 및 피로 수명평가를 수행하여 이를 검증하고자 한다.
가설 설정
- 이들 (9 에 해당되는 이의 개수는 각각 43 개와 51개로 두결정된다. 두 번째로 비틀림 하중에 대한 접촉면에서의 강도 측면이다. 정성적으로 강도 측면에서 이의 개수에 따른 영향을 쉽게 알 수 없으므로 CAE 를 수행하였다.
- 해석 프로그램은 Patran/ Nastran 을 사용하였으며, 구속조건은 실제와 같이 샤프트의 베어링 양단부를 고정하고, 드럼 앞부분에 일정한 불균형 하중이 작용했을 때의 하중을 설정하였다. 드럼 앞쪽에 동일한 불균형 하중 300g 이 작용한다고 가정하고 1800rpm 에서의 불균형 하중에 의한 원심력을 인가하였다. Fig.
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