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제1부 운동학 및 매커니즘
제1장 기구의 세계
1.1 서론 3
1.2 해석과 합성 3
1.3 역학의 과학 4
1.4 용어, 정의 및 가정 5
1.5 평면기구, 구면기구 및 공간기구 10
1.6 운동성 11
1.7 기구의 분류 16
1.8 기구학적 전위 31
1.9 그라쇼프의 법칙 32
1.10 기계적 이득 35?
연습 문제 38
참고문헌 49
제2장 위치와 변위
2.1 움직이는 점의 궤적 51
2.2 점의 위치 54
2.3 두 점 간의 위치차 55
2.4 점의 상대 위치 56
2.5 점의 절대 위치 58
2.6 강체의 자세 59
2.7 루프 폐쇄 방정식 60
2.8 도식적 위치 해석 64
2.9 대수학적 위치 해석 71
2.10 복소 극좌표 대수해 75
2.11 평면 벡터식의 복소 대수해 77
2.12 위치 해석 방법 80
2.13 커플러 곡선 생성 89
2.14 움직이는 점의 변위 91
2.15 두 점 간의 변위차 92
2.16 회전과 병진 94
2.17 상대 변위 95
2.18 절대 변위 96
2.19 상대 각속도 변위 96
연습 문제 101
참고문헌 111
제3장 속도
3.1 속도의 정의 113
3.2 강체의 회전 114
3.3 동일 강체에 있는 점 간의 속도차 116
3.4 속도 다각형, 기하학적 방법 118
3.5 이동좌표계에 있는 점의 상대 속도 127
3.6 상대 각속도 133
3.7 직접 접촉과 구름 접촉 133
3.8 속도 해석을 위한 체계적 방법 135
3.9 대수적 속도 해석 136
3.10 복소 대수법 속도 해석 137
3.11 운동계수법 142
3.12 속도의 순간중심 152
3.13 아론홀드-케네디의 삼중심 정리 155
3.14 속도의 순간중심을 찾는 방법 156
3.15 순간중심을 이용한 속도 해석 159
3.16 각속도비의 정리 162
3.17 1차 운동계수와 순간중심의 관계 163
3.18 프로이덴스타인의 정리 167
3.19 이득지수; 기계적 이득 168
3.20 순간중심 궤적 177
연습 문제 180
참고문헌 191
제4장 가속도
4.1 가속도의 정의 193
4.2 각가속도 196
4.3 강체상 두 점 사이의 가속도차 196
4.4 가속도 다각형; 가속도 사상 205
4.5 이동좌표계에서 한 점의 상대 가속도 209
4.6 상대 각가속도 218
4.7 직접 접촉과 구름 접촉 218
4.8 가속도 해석을 위한 체계적 방법 224
4.9 대수적 가속도 해석 226
4.10 복소 대수법 가속도 해석 227
4.11 운동계수법 228
4.12 오일러-세베리 공식 237
4.13 보빌리어 작도법 242
4.14 가속도의 순간중심 246
4.15 브레스 원(Bresse Circle) [또는 에르 원(de La Hire Circle)] 247
4.16 운동계수를 이용한 점 궤적의 곡률 반경 251
4.17 정적 3차 곡률 254
연습 문제 262
참고문헌 270
제5장 다자유도 평면링크
5.1 서론 271
5.2 대수적 위치해석 274
5.3 속도 해석: 속도 다각형 27
5.4 속도의 순간중심 277
5.5 1차 운동계수 281
5.6 중첩에 의한 방법 285
5.7 도식적 해법: 가속도 다각형 288
5.8 2차 운동계수 290
5.9 커플러 점의 궤적 곡률 296
5.10 유한차분법 300
연습 문제 304
참고문헌 307
제2부 기구설계
제6장 캠의 설계
6.1 서론 311
6.2 캠과 종동절의 분류 312
6.3 변위선도 314
6.4 캠 프로파일의 도식적 작도 316
6.5 종동절의 운동계수 320
6.6 고속캠 325
6.7 표준캠 운동 326
6.8 변위선도에 대응하는 도함수 335
6.9 왕복운동 평면 종동절을 가진 평판캠 338
6.10 왕복 롤러 종동절을 가진 평판캠 343
6.11 강체 및 탄성캠 시스템 360
6.12 편심캠의 동역학 361
6.13 미끄럼 마찰의 영향 365
6.14 왕복 롤러 종동절이 있는 디스크 캠의 동역학 366
6.15 탄성캠 시스템의 동역학 368
6.16 언밸런스, 스프링 서지, 와인드업 371
연습 문제 372
참고문헌 377
제7장 평기어
7.1 용어 및 정의 379
7.2 기어 구동의 기본 법칙 381
7.3 인벌루트의 특징 383
7.4 호환성 있는 기어;기어 표준 384
7.5 기어 이의 작동에 관한 기본 이론 385
7.6 기어 치형의 제작 389
7.7 간섭과 언더컷 392
7.8 물림률 394
7.9 중심거리의 변화 396
7.10 인벌루트 기하학 397
7.11 비표준 기어의 치형 401
7.12 평행축 기구열 409
7.13 잇수의 결정 4127.14 유성 기어열 413
7.15 공식에 의한 유성 기어열의 해석 415
7.16 유성 기어열의 도표 해석 425
연습 문제 429
참고문헌 434?
제8장 헬리컬 기어, 베벨 기어, 웜과 웜기어
8.1 평행축 헬리컬 기어 435
8.2 헬리컬 기어 이의 관계 436
8.3 헬리컬 기어 이의 비 438
8.4 헬리컬 기어 이의 접촉 439
8.5 평기어를 헬리컬 기어로 교체 440
8.6 헤링본 기어 441
8.7 교차축 헬리컬 기어 442
8.8 직선치형 베벨 기어 444
8.9 베벨 기어 이의 비 448
8.10 베벨 기어 유성 기어열 448
8.11 크라운 기어와 정면 기어 451
8.12 스파이럴 베벨 기어 451
8.13 하이포이드 기어 453
8.14 웜과 웜기어 453
8.15 합산기 및 차동장치 457
8.16 전륜구동 기어열 462
8.17 노트 463
연습 문제 464?
제9장 링크기구의 합성
9.1 형태, 수 및 치수 합성 467
9.2 함수 발생, 경로 생성 및 물체 안내 468
9.3 강체의 2자세 합성(N = 2) 469
9.4 강체의 3자세 합성(N = 3) 474
9.5 강체의 4자세 합성(N = 4) 482
9.6 강체의 5자세 합성(N = 5) 488
9.7 정밀점, 구조적 오차, 체비셰프 배열 489
9.8 겹침법 491
9.9 커플러 곡선 합성 492
9.10 동종 링크기구, 로버츠 체비셰프 정리 496
9.11 프로이덴스타인 공식 498
9.12 복소 대수를 이용한 해석적 합성 502
9.13 드웰 기구의 합성 506
9.14 간헐 회전 운동 507
연습 문제 511
참고문헌 513
제10장 공간기구와 로보틱스 515
10.1 서론 515
10.2 운동성 기준의 예외 517
10.3 공간 위치 해석 문제 520
10.4 공간 속도 및 가속도 해석 525
10.5 오일러 각 531
10.6 데너빗-하텐버그 매개변수 535
10.7 변환행렬에 의한 위치 해석 537
10.8 행렬법에 의한 속도와 가속도 해석 540
10.9 일반적인 기구 해석 컴퓨터 프로그램 546
10.10 로보틱스 개론 548
10.11 로봇 팔의 위상기하학적 배치 549
10.12 순기구학 552
10.13 역기구학 해석 557
10.14 역속도 및 역가속도 해석 560
10.15 로봇 액추에이터 힘 해석 565
연습 문제 568
참고문헌 571
부록 A
부록 B Answers to Selected
Problems
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제1장 기구의 세계
1.1 서론 3
1.2 해석과 합성 3
1.3 역학의 과학 4
1.4 용어, 정의 및 가정 5
1.5 평면기구, 구면기구 및 공간기구 10
1.6 운동성 11
1.7 기구의 분류 16
1.8 기구학적 전위 31
1.9 그라쇼프의 법칙 32
1.10 기계적 이득 35?
연습 문제 38
참고문헌 49
제2장 위치와 변위
2.1 움직이는 점의 궤적 51
2.2 점의 위치 54
2.3 두 점 간의 위치차 55
2.4 점의 상대 위치 56
2.5 점의 절대 위치 58
2.6 강체의 자세 59
2.7 루프 폐쇄 방정식 60
2.8 도식적 위치 해석 64
2.9 대수학적 위치 해석 71
2.10 복소 극좌표 대수해 75
2.11 평면 벡터식의 복소 대수해 77
2.12 위치 해석 방법 80
2.13 커플러 곡선 생성 89
2.14 움직이는 점의 변위 91
2.15 두 점 간의 변위차 92
2.16 회전과 병진 94
2.17 상대 변위 95
2.18 절대 변위 96
2.19 상대 각속도 변위 96
연습 문제 101
참고문헌 111
제3장 속도
3.1 속도의 정의 113
3.2 강체의 회전 114
3.3 동일 강체에 있는 점 간의 속도차 116
3.4 속도 다각형, 기하학적 방법 118
3.5 이동좌표계에 있는 점의 상대 속도 127
3.6 상대 각속도 133
3.7 직접 접촉과 구름 접촉 133
3.8 속도 해석을 위한 체계적 방법 135
3.9 대수적 속도 해석 136
3.10 복소 대수법 속도 해석 137
3.11 운동계수법 142
3.12 속도의 순간중심 152
3.13 아론홀드-케네디의 삼중심 정리 155
3.14 속도의 순간중심을 찾는 방법 156
3.15 순간중심을 이용한 속도 해석 159
3.16 각속도비의 정리 162
3.17 1차 운동계수와 순간중심의 관계 163
3.18 프로이덴스타인의 정리 167
3.19 이득지수; 기계적 이득 168
3.20 순간중심 궤적 177
연습 문제 180
참고문헌 191
제4장 가속도
4.1 가속도의 정의 193
4.2 각가속도 196
4.3 강체상 두 점 사이의 가속도차 196
4.4 가속도 다각형; 가속도 사상 205
4.5 이동좌표계에서 한 점의 상대 가속도 209
4.6 상대 각가속도 218
4.7 직접 접촉과 구름 접촉 218
4.8 가속도 해석을 위한 체계적 방법 224
4.9 대수적 가속도 해석 226
4.10 복소 대수법 가속도 해석 227
4.11 운동계수법 228
4.12 오일러-세베리 공식 237
4.13 보빌리어 작도법 242
4.14 가속도의 순간중심 246
4.15 브레스 원(Bresse Circle) [또는 에르 원(de La Hire Circle)] 247
4.16 운동계수를 이용한 점 궤적의 곡률 반경 251
4.17 정적 3차 곡률 254
연습 문제 262
참고문헌 270
제5장 다자유도 평면링크
5.1 서론 271
5.2 대수적 위치해석 274
5.3 속도 해석: 속도 다각형 27
5.4 속도의 순간중심 277
5.5 1차 운동계수 281
5.6 중첩에 의한 방법 285
5.7 도식적 해법: 가속도 다각형 288
5.8 2차 운동계수 290
5.9 커플러 점의 궤적 곡률 296
5.10 유한차분법 300
연습 문제 304
참고문헌 307
제2부 기구설계
제6장 캠의 설계
6.1 서론 311
6.2 캠과 종동절의 분류 312
6.3 변위선도 314
6.4 캠 프로파일의 도식적 작도 316
6.5 종동절의 운동계수 320
6.6 고속캠 325
6.7 표준캠 운동 326
6.8 변위선도에 대응하는 도함수 335
6.9 왕복운동 평면 종동절을 가진 평판캠 338
6.10 왕복 롤러 종동절을 가진 평판캠 343
6.11 강체 및 탄성캠 시스템 360
6.12 편심캠의 동역학 361
6.13 미끄럼 마찰의 영향 365
6.14 왕복 롤러 종동절이 있는 디스크 캠의 동역학 366
6.15 탄성캠 시스템의 동역학 368
6.16 언밸런스, 스프링 서지, 와인드업 371
연습 문제 372
참고문헌 377
제7장 평기어
7.1 용어 및 정의 379
7.2 기어 구동의 기본 법칙 381
7.3 인벌루트의 특징 383
7.4 호환성 있는 기어;기어 표준 384
7.5 기어 이의 작동에 관한 기본 이론 385
7.6 기어 치형의 제작 389
7.7 간섭과 언더컷 392
7.8 물림률 394
7.9 중심거리의 변화 396
7.10 인벌루트 기하학 397
7.11 비표준 기어의 치형 401
7.12 평행축 기구열 409
7.13 잇수의 결정 4127.14 유성 기어열 413
7.15 공식에 의한 유성 기어열의 해석 415
7.16 유성 기어열의 도표 해석 425
연습 문제 429
참고문헌 434?
제8장 헬리컬 기어, 베벨 기어, 웜과 웜기어
8.1 평행축 헬리컬 기어 435
8.2 헬리컬 기어 이의 관계 436
8.3 헬리컬 기어 이의 비 438
8.4 헬리컬 기어 이의 접촉 439
8.5 평기어를 헬리컬 기어로 교체 440
8.6 헤링본 기어 441
8.7 교차축 헬리컬 기어 442
8.8 직선치형 베벨 기어 444
8.9 베벨 기어 이의 비 448
8.10 베벨 기어 유성 기어열 448
8.11 크라운 기어와 정면 기어 451
8.12 스파이럴 베벨 기어 451
8.13 하이포이드 기어 453
8.14 웜과 웜기어 453
8.15 합산기 및 차동장치 457
8.16 전륜구동 기어열 462
8.17 노트 463
연습 문제 464?
제9장 링크기구의 합성
9.1 형태, 수 및 치수 합성 467
9.2 함수 발생, 경로 생성 및 물체 안내 468
9.3 강체의 2자세 합성(N = 2) 469
9.4 강체의 3자세 합성(N = 3) 474
9.5 강체의 4자세 합성(N = 4) 482
9.6 강체의 5자세 합성(N = 5) 488
9.7 정밀점, 구조적 오차, 체비셰프 배열 489
9.8 겹침법 491
9.9 커플러 곡선 합성 492
9.10 동종 링크기구, 로버츠 체비셰프 정리 496
9.11 프로이덴스타인 공식 498
9.12 복소 대수를 이용한 해석적 합성 502
9.13 드웰 기구의 합성 506
9.14 간헐 회전 운동 507
연습 문제 511
참고문헌 513
제10장 공간기구와 로보틱스 515
10.1 서론 515
10.2 운동성 기준의 예외 517
10.3 공간 위치 해석 문제 520
10.4 공간 속도 및 가속도 해석 525
10.5 오일러 각 531
10.6 데너빗-하텐버그 매개변수 535
10.7 변환행렬에 의한 위치 해석 537
10.8 행렬법에 의한 속도와 가속도 해석 540
10.9 일반적인 기구 해석 컴퓨터 프로그램 546
10.10 로보틱스 개론 548
10.11 로봇 팔의 위상기하학적 배치 549
10.12 순기구학 552
10.13 역기구학 해석 557
10.14 역속도 및 역가속도 해석 560
10.15 로봇 액추에이터 힘 해석 565
연습 문제 568
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출판사 책소개
기구학은 기계나 기구 부품의 운동에 대해 연구하는 학문이다. 뉴턴의 제2법칙인 F = ma를 해결하는 동역학과는 달리, 힘이 개입되지 않은 순수 움직임을 다루는 것이다. 그러므로 기구학의 관심은 기구가 어떤 운동원에 의해 움직인다고 가정하고, 이에 따른 기구 각 부분의 위치, 속도, 가속도 등을 연구하여 이를 바탕으로 기계를 설계하는 기본적인 학문이다.
기구학에 관한 서적은 많이 출판되어 있으나 위치, 속도, 가속도의 해석부터 간명하게 설명되어 있는 책은 많지 않아, 기구학이 복잡한 학문이라는 통념에 사로잡혀 있는 학생들이 많다. 이에 학부생에게 간명하고, 기본적인 이론에 충실한 교재를 검토하던 중 미국의 위스콘신 대학교의 이제는 돌아가신 Uicker 교수, 퍼듀대학의 Pennock 교수 그리고 작고하신 미시간 대학의 Shigly 교수의 공저인 “Theory of Machines and Mechanics”를 발견하고 3판부터 교재로 사용해 왔다. 이제 판을 거듭하여 6판이 보다 새롭게 개편되어 출간되었기에 번역하여 학생들에게 소개하는 바이다.
이 책은 원래 총 3부―제1부인 기구와 운동학, 제2부 기구의 설계, 제3부 기계동역학―로 구성되어 있으나 제3부 기계동역학 부분은 한국의 교과 체계상 정역학, 동역학 및 진동학과 겹치는 부분이 많아 이 책에서는 제외하였다.
제1부 기구와 운동학에서는 위치, 속도, 가속도 해석의 여러 가지 방법에 대해 설명하고 있다. 이는 얼핏 미분을 통해 간단하게 구할 수 있는 것으로 생각될 수 있으나 관찰자에 따라 해석하는 깊은 통찰력을 제공하고 있다.
제2부에서는 해석과 합성이라는 커다란 차이를 통해 기구를 설계하는 방법을 제시하고 있다. 많은 사람들이 실질적으로는 해석이 아닌 합성이야말로 어려운 작업임을 깨닫게 해주고, 이를 통해 우리 주변의 기구들의 움직임에 대한 이해도를 더욱 높일 수 있다.
금번 개정판인 6판은 5판에서 제1부인 기구와 운동학 부분 중 일부와 제2부에서 캠을 비롯한 기구의 문제를 정비하여 제공하고, Chapter 구성을 좀 더 가독력을 높여서 학생들에게 이해도를 한층 높일 수 있게 하였다.
- 옮긴이 머리말 중에서 -
기구학에 관한 서적은 많이 출판되어 있으나 위치, 속도, 가속도의 해석부터 간명하게 설명되어 있는 책은 많지 않아, 기구학이 복잡한 학문이라는 통념에 사로잡혀 있는 학생들이 많다. 이에 학부생에게 간명하고, 기본적인 이론에 충실한 교재를 검토하던 중 미국의 위스콘신 대학교의 이제는 돌아가신 Uicker 교수, 퍼듀대학의 Pennock 교수 그리고 작고하신 미시간 대학의 Shigly 교수의 공저인 “Theory of Machines and Mechanics”를 발견하고 3판부터 교재로 사용해 왔다. 이제 판을 거듭하여 6판이 보다 새롭게 개편되어 출간되었기에 번역하여 학생들에게 소개하는 바이다.
이 책은 원래 총 3부―제1부인 기구와 운동학, 제2부 기구의 설계, 제3부 기계동역학―로 구성되어 있으나 제3부 기계동역학 부분은 한국의 교과 체계상 정역학, 동역학 및 진동학과 겹치는 부분이 많아 이 책에서는 제외하였다.
제1부 기구와 운동학에서는 위치, 속도, 가속도 해석의 여러 가지 방법에 대해 설명하고 있다. 이는 얼핏 미분을 통해 간단하게 구할 수 있는 것으로 생각될 수 있으나 관찰자에 따라 해석하는 깊은 통찰력을 제공하고 있다.
제2부에서는 해석과 합성이라는 커다란 차이를 통해 기구를 설계하는 방법을 제시하고 있다. 많은 사람들이 실질적으로는 해석이 아닌 합성이야말로 어려운 작업임을 깨닫게 해주고, 이를 통해 우리 주변의 기구들의 움직임에 대한 이해도를 더욱 높일 수 있다.
금번 개정판인 6판은 5판에서 제1부인 기구와 운동학 부분 중 일부와 제2부에서 캠을 비롯한 기구의 문제를 정비하여 제공하고, Chapter 구성을 좀 더 가독력을 높여서 학생들에게 이해도를 한층 높일 수 있게 하였다.
- 옮긴이 머리말 중에서 -
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도서위치안내: 인문자연과학자료실(314호) / 서가번호: 39
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