신편 기계설계

각 장에는 '따라 하기식' 예제를 수록하여 학습자가 계산 과정을 순차적으로 따라가며 설계 개념을 자연스럽게 익힐 수 있도록 하였다. 특히 설계 계산에서 자주 어려움을 겪는 단위 환산 문제를 고려하여, 단위의 선택과 변환 과정을 자세히 설명함으로써 설계식이 역학의 기본 개념과 어떻게 연결되는지를 이해하도록 하였다. 이를 통해 개별 기계요소의 계산에 그치지 않고, 기계요소를 통한 동력 전달과 기계 시스템의 작동 원리를 설계 관점에서 파악할 수 있도록 하였다.
아울러 각 장에는 서술형 문제와 계산형 문제를 함께 제시하여 개념 이해와 계산 능력을 균형 있게 학습할 수 있도록 구성하였다. 특히 서술형 문제의 경우, 대화형 인공지능(AI)을 활용하여 개념 설명과 사고 과정을 점검한다면 이해 중심의 학습에 도움이 될 것으로 판단된다. 본 교재에서는 주요 기계요소에 대해 한국산업표준(KS) 규격을 가능한 범위 내에서 반영하였으며, 모든 계산과 표현에는 국제단위계(SI)를 사용하였다.
또한 강의 현장에서 학습자의 이해를 돕기 위해 활용해 온 쉬운 표현과 실제 사례를 '잠깐, 쉬어가기!' 코너로 정리하여 수록하였다. 이 코너는 본문 학습의 흐름 속에 자연스럽게 배치하여, 복잡하게 느껴질 수 있는 내용을 잠시 환기하고 핵심 개념을 다시 정리할 수 있도록 구성하였다. 이를 통해 이론 중심의 학습을 넘어 실제 산업 현장과 연계된 설계 감각을 기를 수 있도록 하고자 하였다.
본 교재를 통해 학습자들이 기계설계의 기초를 충실히 다지고, 이후의 전공 심화 학습이나 실무 설계로 자연스럽게 확장해 나갈 수 있기를 기대한다. 이 교재가 기계설계를 배우는 학습자들에게 든든한 길잡이가 되어, 기계설계의 기본 원리를 이해하는 데 도움이 되기를 바란다.

Part 01
기계설계의 개요

기계설계의 기초
1.1 기계와 기구 3
1.2 표준규격 7
1.3 단위계 8
1.4 기계설계의 기본사항 15
1.5 기계재료의 기계적 성질 16
1.6 응력집중 18
1.7 피로한도 20
1.8 안전율 22
1.9 공차와 끼워맞춤 25
■1장 잠깐, 쉬어가기! 31
■1장 연습문제 33


Part 02
체결요소 설계
2.1 나사 39
2.2 나사의 종류 43
2.3 나사역학 53
2.4 나사의 기본설계 61
2.5 너트의 높이 65
2.6 볼트와 너트 67
2.7 나사의 풀림방지 73
2.8 수공구 76
■2장 잠깐, 쉬어가기! 78
■2장 연습문제 81


키, 코터, 핀 및 스냅링
3.1 키의 종류 83
3.2 키의 강도 91
3.3 코터 97
3.4 핀과 스냅링 100
■3장 잠깐, 쉬어가기! 103
■3장 연습문제 105

리벳 및 용접이음
4.1 리벳이음 107
4.2 용접이음 123
■4장 잠깐, 쉬어가기! 138
■4장 연습문제 141


Part 03
동력전달요소 설계
5.1 축의 분류 147
5.2 축의 설계에서 고려할 사항 149
5.3 축의 강도설계 153
5.4 축의 강성설계 167
5.5 진동을 고려한 축의 설계 172
■5장 잠깐, 쉬어가기! 177
■5장 연습문제 180

축이음
6.1 커플링 183
6.2 클러치 198
■6장 잠깐, 쉬어가기! 210
■6장 연습문제 213



미끄럼 베어링
7.1 저널의 종류 215
7.2 레이디얼 저널의 설계 216
7.3 스러스트 저널의 설계 226
7.4 미끄럼 베어링의 윤활 231
7.5 미끄럼 베어링의 재료 243
■7장 잠깐, 쉬어가기! 245
■7장 연습문제 246

구름 베어링
8.1 구름 베어링의 구조 250
8.2 구름 베어링의 종류 250
8.3 구름 베어링의 호칭번호와 주요치수 255
8.4 구름 베어링의 기본설계 262
8.5 구름 베어링의 설치법 272
8.6 구름 베어링의 윤활 274
8.7 밀봉장치 279
■8장 잠깐, 쉬어가기! 283
■8장 연습문제 284

마찰전동장치
9.1 원통마찰차 288
9.2 홈마찰차 294
9.3 원추마찰차 297
9.4 무단변속장치 301
■9장 잠깐, 쉬어가기! 308
■9장 연습문제 309

스퍼기어
10.1 기어의 종류 312
10.2 이의 각부 명칭 316
10.3 이의 크기 318
10.4 치형곡선 320
10.5 표준 스퍼기어 324
10.6 물림률 328
10.7 이의 간섭 332
10.8 인벌류트 함수와 이의 두께 334
10.9 전위기어 337
10.10 전위계수의 선택 339
10.11 이의 강도 343
10.12 기어의 모체설계 354
■10장 잠깐, 쉬어가기! 357
■10장 연습문제 359

헬리컬, 웜, 베벨기어 및 유성기어
11.1 헬리컬기어 361
11.2 웜기어 369
11.3 베벨기어 379
11.4 기어열 384
■11장 잠깐, 쉬어가기! 397
■11장 연습문제 400


링크장치
12.1 기구 405
12.2 기소와 짝 405
12.3 연쇄와 링크 407
12.4 순간중심 409
12.5 4절 링크 기구 409
■12장 잠깐, 쉬어가기! 430
■12장 연습문제 432



벨트, 로프 및 체인
13.1 평벨트 436
13.2 V벨트 462
13.3 세폭 V벨트 475
13.4 치형벨트 478
13.5 로프 479
13.6 체인 483
■13장 잠깐, 쉬어가기! 497
■13장 연습문제 501

Part 04
제동 및 완충요소 설계

브레이크
14.1 블록 브레이크 505
14.2 내확 브레이크 510
14.3 블록의 브레이크 성능 512
14.4 밴드 브레이크 518
14.5 밴드 브레이크의 설계치수 520
14.6 원판 브레이크 524
14.7 원추 브레이크 525
14.8 자동 하중 브레이크 526
■14장 잠깐, 쉬어가기! 528
■14장 연습문제 529

스프링
15.1 스프링의 종류 505
15.2 스프링의 특성 537
15.3 코일 스프링의 기본설계 540
15.4 겹판 스프링의 기본설계 545
15.5 스프링의 재료 552
■15장 잠깐, 쉬어가기! 554
■15장 연습문제 556


Part 05
배관요소 설계

관, 관이음 및 밸브
16.1 관 561
16.2 관이음 573
16.3 밸브 577
■16장 잠깐, 쉬어가기! 583
■16장 연습문제 585

연습문제 해답

부 록

1. 그리스 문자 592
2. SI단위의 접두어 592
3. 각종 단면의 특성 593
4. 보의 처짐공식 594



■ 찾아보기 596

박용석 인하공업전문대 기계과 교수
신편 공업역학 저자
신편 기계설계 저자