현대는 기계 없이는 살 수 없는 세상이다. 기계는 간단한 기계에서 복잡한 기계에 이르기까지 많은 종류들이 있다. 그러나 아무리 복잡한 기계라할지라도 간단한 기계요소들로 조합되어 있다. B. W. Kennedy는 “기계란 몇 개의 저항있는 물체의 조합으로 구성되며 각 물체는 각각 일정하게 구속된 상대운동을 하고 있으며, 그 일단에 동력을 주면 타단에서는 인간에게 유효한 일을 하는 것이다”라고 정의를 내리고 있다. 따라서 기계요소는 기계를 구성하는 각각의 저항물체를 말한다.

기계를 설계한다는 것은 특별한 목적에 필요한 기계의 제작 또는 개량에 관한 계획을 설정하는 것이다. 기계설계에서 가장 중요한 것은 목적에 맞는 기구를 선택할 것과 기계 각 부분에 가해지는 힘에 견딜 수 있도록 충분한 강도를 갖도록 하는 것이다. 그러므로 설계할 때에는 먼저 기구를 생각하고 기계를 구성하는 각부의 재료와 그 치수를 결정하는 것이 중요하다. 따라서 기계를 설계 또는 제작하려면 기계요소에 작용하는 응력상태, 형상, 재료 및 제작법에 대한 지식을 종합적으로 알고 있어야 한다.

좋은 기계를 만들려면 좋은 설계를 하여야 한다. 좋은 설계는 기계 전반에 관한 폭넓은 지식과 경험을 통하여 얻어진다. 특히 각 부분의 구조, 형상, 크기 등을 결정하려면 기계요소의 종류, 구조, 기능 등에 관해서도 충분한 지식을 가지고 있어야 한다.

설계를 하기 전에 널리 자료를 모아서 참고로 하는 것은 매우 중요한 일이다. 즉 KS규격 및 ISO규격은 물론이고 그 밖의 규격, 법규, 카탈로그 등 많은 설계자료를 정리해서 충분히 활용하여야 할 것이다.

설계할 때 사용할 부품은 규격품을 많이 사용하면 생산이나 교환에 유리하며 대량생산에 의해 좋은 제품을 값싸고 빠르게 만들 수가 있다. 또한 제품의 편의성과 아름다운 형상은 제품의 시장가치를 높이므로 디자인도 매우 중요하다. 그러나 설계 시 가장 중요한 점은 안전성이다.

Chapter 01 서 론 ···································································1

1.1 기계요소 및 기계설계 ￭1

1.2 설계제도 및 기계공작 ￭2

1.3 표준규격 ￭2

1.4 재료의 강도 ￭6

1.5 응력집중 ￭8

1.6 피로 ￭10

1.7 허용응력과 안전계수 ￭11

1.8 공차와 끼워맞춤 ￭14

1.9 가공법과 정밀도 ￭19

Chapter 02 나사․볼트․너트 ··········································21

2.1 나사의 구성과 용어 ￭21

2.2 나사의 종류 ￭25

2.3 나사의 역학 ￭50

2.4 나사의 기본설계 ￭62

2.5 나사의 실기문제 ￭81

연습문제 ￭87

Chapter 03 키․코터․핀 ··················································89

3.1 키 (key) ￭89

3.2 코터 (cotter) ￭120

3.3 핀 (pin) ￭131

연습문제 ￭138

Chapter 04 리벳 이음 ······················································141

4.1 리벳의 종류 ￭141

4.2 리벳 작업 ￭149

4.3 리벳 이음의 분류 ￭151

4.4 리벳 이음의 강도계산 ￭152

4.5 리벳의 효율 ￭156

4.6 기밀과 강도를 필요로 하는 리벳 이음 ￭160

4.7 구조용 리벳 이음 ￭164

4.8 편심하중을 받는 리벳 이음 ￭168

연습문제 ￭171

Chapter 05 용접 이음 설계 ············································173

5.1 용접의 개요 ￭173

5.2 용접의 종류 ￭174

5.3 용접법의 종류 ￭174

5.4 용접부 ￭179

5.5 용접 이음 설계 ￭183

연습문제 ￭206

Chapter 06 축 ····································································207

6.1 축의 분류 ￭207

6.2 축의 설계에 있어서 고려되는 사항 ￭210

6.3 강도에 의한 축지름의 설계 ￭212

6.4 강성도 (stiffness)에 의한 축지름의 설계 ￭226

6.5 축의 진동 ￭232

연습문제 ￭241

Chapter 07 축이음 ······························································243

7.1 축이음 (shaft joint) ￭243

7.2 커플링 ￭245

7.3 클러치 ￭280

7.4 축이음 종합문제 ￭301

연습문제 ￭304

Chapter 08 구름 베어링 ···················································307

8.1 베어링의 종류 ￭307

8.2 구름 베어링의 구조와 작용 ￭310

8.3 구름 베어링의 장단점 ￭311

8.4 구름 베어링의 표시 ￭312

8.5 구름 베어링의 종류와 특성 ￭319

8.6 구름 베어링의 KS규격 ￭319

8.7 볼접촉의 기초이론 ￭320

8.8 구름 베어링의 수명 ￭332

8.9 구름 베어링의 설계 ￭335

8.10 구름 베어링의 종합문제 ￭346

연습문제 ￭349

Chapter 09 미끄럼 베어링 ···············································351

9.1 미끄럼 베어링의 종류 ￭351

9.2 미끄럼 베어링에 있어서 미끄럼면의 형식 ￭352

9.3 미끄럼 베어링의 기초이론 ￭355

9.4 저널의 기본설계 ￭362

9.5 레이디얼 미끄럼 베어링의 설계 ￭373

9.6 미끄럼 베어링의 종합문제 ￭381

연습문제 ￭383

Chapter 10 브레이크 ·························································385

10.1 브레이크 ￭385

10.2 브레이크의 종류 ￭385

연습문제 ￭413

Chapter 11 스프링 및 관성차 ·········································415

11.1 스프링의 개요 ￭415

11.2 스프링의 특성 ￭415

11.3 스프링의 종류 ￭417

11.4 스프링의 용도와 규격 ￭424

11.5 코일 스프링 ￭424

11.6 판 스프링 ￭430

11.7 비틀림막대 (torsion bar) 스프링 ￭442

11.8 접시 스프링 ￭444

11.9 관성차 (flywheel) ￭445

연습문제 ￭456

Chapter 12 마찰차 전동장치 ···········································459

12.1 마찰차의 개요 ￭459

12.2 무단변속마찰차 ￭476

연습문제 ￭485

Chapter 13 기어 전동 ·······················································487

13.1 기어 전동장치 ￭487

13.2 기어의 기초이론 ￭494

13.3 전위 기어 ￭521

13.4 이의 강도설계 ￭535

연습문제 ￭557

Chapter 14 특수 기어 ·······················································559

14.1 헬리컬 기어 ￭559

14.2 베벨 기어 ￭571

14.3 웜과 웜 기어 ￭595

14.4 헬리컬 기어의 종합문제 ￭604

연습문제 ￭611

Chapter 15 평벨트 전동 ···················································613

15.1 감기 전동장치 ￭613

15.2 평벨트 전동장치 ￭614

15.3 벨트의 길이 ￭622

15.4 벨트의 장력과 전달마력 ￭626

15.5 벨트전동의 설계공식 ￭634

15.6 단차 (step pulley) ￭643

15.7 풀리의 축에 작용하는 힘 ￭645

15.8 벨트와 풀리장치의 치수설계 ￭649

연습문제 ￭656

Chapter 16 V 벨트 전동 ···················································659

16.1 V 벨트 ￭659

16.2 V 벨트 장치의 설계 ￭664

16.3 V 벨트 풀리 ￭673

16.4 V 벨트 설계 시의 주의사항 ￭678

연습문제 ￭679

Chapter 17 로프 전동 ·······················································681

17.1 로프 전동의 개요 ￭681

17.2 와이어 로프 ￭682

연습문제 ￭695

Chapter 18 체인 전동 ·······················································697

18.1 체인 전동 ￭697

18.2 전동용 체인 ￭699

18.3 체인의 기본설계 ￭703

18.4 전동마력표에 의한 계산 ￭714

18.5 스프로킷 휠 ￭714

18.6 사일런트 체인 ￭722