▷ 기계 시스템

이 기사에서는 기계 시스템이 무엇인지 설명합니다. 따라서 기계 시스템의 의미, 기계 시스템의 예 및 다양한 유형의 기계 시스템이 무엇인지 찾을 수 있습니다.

기계 시스템이란 무엇입니까?

기계 시스템은 움직임이나 힘을 변환하거나 전달하기 위해 조화롭게 작동하는 일련의 기계 요소입니다.

즉, 기계시스템은 움직임을 증가 또는 감소시키거나 힘을 증가 또는 감소시키는 역할을 한다. 따라서 기계 시스템은 인간이 큰 힘을 발휘하거나 많은 힘이 필요한 움직임을 편안한 방식으로 생성할 수 있게 해주기 때문에 인간에게 매우 유용합니다.

기계 시스템의 특징 중 하나는 다른 유형의 시스템과 쉽게 결합할 수 있다는 것입니다. 예를 들어, 기계 시스템은 일반적으로 전기 시스템에 연결되어 전기 모터의 움직임을 생성합니다.

기계 시스템은 다양한 솔리드 부품으로 구성됩니다. 따라서 각 부품은 힘의 영향을 받아 움직이므로 모든 부품이 결합되어 기계 시스템이 특정 기능을 수행하게 됩니다.

기계 시스템의 예

기계 시스템의 정의를 살펴본 후 개념을 더 잘 이해하기 위해 기계 시스템의 몇 가지 예가 아래에 제공됩니다.

커넥팅 로드-크랭크 시스템 (Connecting Rod-Crank System): 선형 운동을 원형 운동으로 또는 그 반대로 변환하는 데 사용되는 기계 시스템.
캠-종동체 시스템(Cam-Follower system) : 회전 운동을 진동 선형 운동으로 변환하는 기계 시스템.
웜 스크류 시스템 : 두 개의 수직 축 사이에서 회전 운동을 전달하는 데 사용되는 기계 시스템입니다.
랙 앤 피니언 시스템 : 원형 운동에서 선형 운동으로 전환할 수 있는 가역적 기계 시스템입니다.
기어 시스템(Gear system) : 한 기어에서 다른 기어로 원운동을 전달하는 데 사용되는 기계 시스템.
풀리 시스템(Pulley system) : 하중을 들어올리는 데 필요한 힘이 더 적도록 효과적으로 결합된 풀리 세트로 구성된 기계 시스템입니다.

기계 시스템의 부품

기계 시스템은 다음과 같은 부품 또는 요소로 구성됩니다.

구동 블록(또는 입력 블록) : 구동력을 받아 전체 시스템의 움직임을 시작하는 기계 시스템의 일부입니다. 일반적으로 기계 시스템의 이 구성 요소는 전기 모터에 연결되어 모터가 기계 시스템의 초기 움직임을 제공합니다.
트랜스미터 블록 : 엔진 블록의 움직임을 받아 변환하는 기계 시스템의 일부입니다. 마찬가지로 움직임을 출력 블록으로 전송하는 역할도 담당합니다.
수신블록(또는 출력블록) : 송신블록의 움직임과 힘을 받아 출력되는 기계적인 일을 담당하는 기계시스템의 일부이다. 따라서 이 구성요소 또는 요소 세트는 기계 시스템의 주요 기능을 수행합니다.

자전거의 기계 시스템을 예로 분석하면, 페달은 다리에서 가해지는 힘을 받는 모터 유닛입니다. 그 후, 페달은 회전 운동을 전달 블록인 자전거 메커니즘에 전달합니다. 마지막으로 메커니즘은 힘의 값을 증가시켜 이를 출력 블록인 바퀴에 전달함으로써 자전거가 전진하게 됩니다.

기계 시스템의 유형

기계 시스템은 기능에 따라 다음과 같은 유형으로 분류될 수 있습니다.

기계식 선형 전송 시스템(Mechanical Linear Transmission System) – 선형 모션을 전송하는 기계 시스템의 한 유형입니다. 일반적으로 이러한 유형의 기계 시스템은 입력 힘을 늘리거나 줄이는 데 사용됩니다.
원형 전달 기계 시스템(Circular Transmission Mechanical System) : 원형 운동을 전달하는 기계 시스템의 일종. 이러한 기계 시스템은 샤프트의 회전 속도를 높이거나 낮추는 데 사용됩니다.
기계적 운동 변환 시스템(Mechanical Motion Transformation System) : 입력된 운동을 다른 유형의 운동으로 변환하는 기계 시스템의 일종. 이러한 유형의 기계 시스템은 원형 운동에서 선형 운동으로 또는 그 반대로 전환할 수 있기 때문에 매우 유용합니다.

➤ 참조: 메커니즘 유형

기계 시스템의 기계적 장점

기계적 장점은 기계 시스템에 가해지는 힘에 곱해지는 요소를 나타내는 측정값입니다. 즉, 기계적 이점은 해당 시스템을 사용하여 힘의 증폭 정도를 표현하는 기계 시스템의 특징적인 매개변수입니다.

기계 시스템의 기계적 이점을 계산하는 공식은 다음과 같습니다.

$VM=\cfrac{F_s}{F_e}$

기계 시스템의 기계적 이점은 적용된 힘의 속도를 부하가 이동하는 속도로 나누어 계산할 수도 있습니다. 마찬가지로, 이 표현식은 적용된 힘의 지점 변위를 하중 변위로 나눈 것과 동일합니다.

$VM=\cfrac{F_s}{F_e}=\cfrac{v_e}{v_s}=\cfrac{d_e}{d_s}$

금:

$VM$

기계적 장점이다.
$F_s$

출력력이다.
$F_e$

입력 힘입니다.
$v_e$

입력 속도입니다.
$v_s$

출구 속도입니다.
$d_e$

입구에서 이동한 거리입니다.
$d_s$

출력이 이동한 거리입니다.

반면, 힘 대신 모멘트를 전달하려는 경우 출력 모멘트를 입력 모멘트로 나누어 기계적 이점을 계산합니다. 예를 들어, 기어 시스템의 기계적 이점은 전달된 모멘트의 비율로 측정됩니다.

$VM=\cfrac{M_s}{M_e}=\cfrac{\omega_e}{\omega_s}$

금:

$VM$

기계적 장점이다.
$M_s$

출시 시간입니다.
$M_e$

입장 시간이에요.
$\omega_e$

입력 각속도입니다.
$\omega_s$

출구 각속도입니다.

그런 다음 기계적 이점 공식에서 다음 관계를 추론할 수 있습니다.

VM>1 : 출력되는 힘이 가해지는 힘보다 크기 때문에 기계 시스템이 힘의 크기를 증가시킵니다. 반면, 하중이 이동한 거리는 힘이 가해지는 지점이 이동한 거리보다 작습니다.
VM<1 : 출력되는 힘이 적용된 힘보다 작으므로 기계 시스템이 힘 값을 줄입니다. 그러나 우리는 힘이 가해진 지점에서 발생한 변위보다 더 큰 하중 변위를 얻습니다.
VM=1 : 기계 시스템의 출력 힘은 기계 시스템에 가해지는 힘과 같습니다. 하중의 변위와 힘이 가해지는 지점도 동일합니다. 이러한 유형의 기계 시스템은 기계적 이점을 제공하지 않지만 보다 편안하게 힘을 가하는 데 사용되는 경우가 많습니다.

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기계 시스템의 유형

기계 시스템의 기계적 장점

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