기구설계와 기계설계의 대표적인 목적은 사용자의 요구사항에 맞추어 정확하고 명확한 기능을 구현하기 위함입니다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 설계 과정에서 고려해야 하는 기본적인 4가지 사항을 정리하였습니다.
기구, 기계설계의 목적과 그에 따른 고려사항 4가지
목차 (클릭하여 바로가기)
설계의 목적
기구설계 또는 기계설계의 주요 목적은 사용자가 요구하는 장치 또는 장비의 기능과 성능이 구체적인 목표에 따라 규격화된 요소와 조건을 바탕으로 형상화하는 일련의 과정입니다.
“ 이상적인 설계 과정이란? ”
사용자가 요구한 기능과 성능을 발휘하는 것은 물론이고 쉽게 형상화할 수 있어야 합니다. 그리고 안정적이고 경제적이며, 조립이 편리한 구조로 호환성이 높은 규격화된 장치 또는 장비를 구현하는 것입니다.
설계 시 고려해야 하는 사항
앞서 작성된 내용과 같이 이상적인 설계 과정을 위하여 고려해야 하는 대표적인 4가지 기본사항으로 기구의 요소 구성과 구조적 강도, 경제성 그리고 호환성이 있습니다.
기구의 요소 구성
기구부의 요소 구성은 운동 구조의 기능에 따라 직선 운동과 회전 운동 등과 같은 운동 방식에 따른 구조 구성이 있으며, 추가적으로 힘(Force)이 전달되는 방식과 힘(Force)이 가해지는 양(kgf 또는 kgf/cm^) 등을 고려하여 요소 구성을 선정합니다.
이와 같이 운동 상태를 파악하고 계산하여 분석한 후 기구의 기능을 선정하며, 그 능력이 충분한 성능으로 발휘될 수 있는 구조를 표준화되고 규격화된 요소의 구성으로 결정합니다.
기구의 구조적 강도
기구는 운동 방식에 따라 고정부 또는 구동부에 여러 종류의 힘(인장, 압축, 비틀림 등)이 가해집니다. 따라서 그 힘에 대하여 충분한 강도를 가져야 하므로 안전율을 고려한 재료의 특성과 형상(치수)을 고려하여 구조적 강도를 선정합니다.
이를 선정하기 위해서는 재료역학, 기계역학 등의 기초적인 지식이 필요하며 상황에 따라서는 경험에 따른 지식으로 충분한 내구력을 가질 수 있는 구조를 반영하여 강도를 결정합니다.
기구의 경제성
설계에만 국한되지 않으며, 모든 일에서 놓칠 수 없는 중요한 고려사항인 경제성입니다.
기구의 요소 부품은 재료의 선정에 따른 취급 방법, 가공의 편리성과 적절성, 후처리의 방식에 따라서 구조적 기능은 동일하지만 경제적으로 큰 차이가 날 수 있습니다.
더 나아가 가공의 정밀도와 재료의 표면 거칠기 정도 등도 필요 이상으로 정밀하게 하지 않음으로써 기능을 저하시키지 않고 경비를 절감하는 현명한 결정이 필요합니다.
기구의 호환성
구조상, 성능상 특별한 경우를 제외하고 부품별 공통성을 갖도록 설계합니다.
예를 들어 재료의 재질, 후처리, 가공 홀의 크기, 탭의 크기 등 구조적인 강도의 계산 값에서 크게 벗어나지 않은 기준으로 가능한 근사치 또는 동일하게 통일하여 표준화를 통한 기구의 호환성을 높일 필요가 있습니다.
그리고 요소 부품의 공통적 표준 부품인 베어링, 기어, 볼트, 전동 장치 등은 KS 규격이나 ISO 규격을 기준으로 하는 규격품을 동일하고 일관적으로 사용함으로써 기술적, 경제적 측면으로 표준화된 호환성을 갖추는 결정이 필요합니다.
글을 마치며,
설계 업무를 수행하다 보면 때로는 위 과정들을 모두 지킬 수 없는 상황이 발생하기도 합니다.
설계 업무의 특성상 일관적인 정답이라는 것이 없기 때문에 정해진 틀에서 한 가지 답을 쫓는 방식으로 업무를 수행하다 보면 여러 난관에 부딪힐 수 있습니다.
위 고려사항에 대하여 기본적인 설계 규칙은 지키되 때로는 유연하게 대처해 나가는 것이 이상적인 설계 과정에 따른 목적 달성이 아닐까 생각해 봅니다.
'설계자료, 노하우 [기구, 기계]' 카테고리의 다른 글
| 기계설계의 이상적인 설계 과정에 따른 고려사항은? (0) | 2024.05.25 |
|---|
