기계요소설계) 그림과 같이 수평방향으로 장력이 작용하는 벨트풀리가 설치된 축이 있다. 풀리의 무게가 1000N 이고 벨트의 중앙에 위치한다. 축재료의 허용전단응력이 50Nmm2

1. 축에 걸리는 최대굽힘모멘트와 비틀림 모멘트

축에 걸리는 최대 굽힘 모멘트와 비틀림 모멘트는 풀리의 하중과 그 작용 위치에 따라 결정된다. 주어진 조건에서 풀리의 무게는 1000N이며, 이 힘은 풀리의 중심에서 작용한다고 가정한다. 따라서 중력에 의해 발생하는 하중은 축에 약한 비틀림과 굽힘을 유발한다. 풀리의 크기와 형태, 더 나아가 축의 길이도 모멘트에 큰 영향을 미친다. 벨트풀리가 수평 방향으로 장력을 받고 있다는 점을 고려할 때, 이 장력은 축에 비틀림 모멘트를 생성한다. 장력이 작용하는 지점은 일반적으로 벨트와 접촉하는 부분이므로, 이 부분을 기점으로 비틀림 모멘트를 계산할 수 있다. 비틀림 모멘트는 F(장력)와 r(풀리의 반지름)으로 주어지는 공식을 통해 간단히 계산할 수 있다. 예를 들어, 만약 수평 방향으로 작용하는 장력이 200N이라고 가정할 경우, r이 0. 1m라고 할 때 비틀림 모멘트는 T = F × r = 200N × 0. 1m = 20Nm가 된다. 한편, 굽힘 모멘트는 목적의 중력을 중심으로 작용하는 경향이 있기 때문에, 풀리의 무게가 작용하는 위치를 기준으로 계산해야 한다. 굽힘 모멘트는 M = F × d의 형태로, F는 작용하는 힘이고 …