[eBook] 창의공학설계 (1판)

Part1. 공학설계의 기본 원리

제1장 공학과 기술

1.1 서론

1.2 기술 및 설계 팀

1.3 엔지니어의 역할

1.4 공학 분야

1.5 공학교육의 미래와 공학윤리

1.6 엔지니어링 그래픽

1.7 그래픽/제도

1.8 공학 문제 풀이

제2장 공학설계

2.1 서론

2.2 과학, 수학 및 공학

2.3 공학설계의 정의

2.4 공학설계 과정의 모형

2.5 공학 시스템 설계

2.6 공학설계의 생애주기

제3장 공학설계 과정

3.1 서론

3.2 공학설계 과정

3.3 설계 과정 1단계: 요구의 식별

3.4 설계 과정 2단계: 문제점의 정의

3.5 설계 과정 3단계: 자료 조사(정보 검색)

3.6 설계 과정 4단계: 제약요소 고려

3.7 설계 과정 5단계: 설계기준 설정

3.8 설계 과정 6단계: 대안적 문제 해법

3.9 설계 과정 7단계: 분석

3.10 설계 과정 8단계: 결정

3.11 설계 과정 9단계: 명세화(규격 작성)

3.12 설계 과정 10단계: 의사소통

Part2. 공학설계 원리의 적용

제4장 기계설계의 본질

4.1 서론

4.2 기계설계의 예

4.3 기계설계 과정

4.4 기계설계에서 필요한 기술

4.5 기능 및 설계요건

4.6 기계설계 결정을 평가하는 기준

4.7 기계요소가 기계 설계로 통합된 예

4.8 컴퓨터 프로그램

4.9 설계 계산

4.10 단위계

제5장 응력해석

5.1 서론

5.2 안전 설계의 철학

5.3 응력 요소에서 응력 표시

5.4 직접응력: 인장 및 압축

5.5 직접 축하중하의 변형

5.6 직접 전단응력

5.7 토크, 동력(일률) 및 회전 속도의 관계

5.8 비틀림 전단응력

5.9 비틀림 변형

5.10 비원형 단면을 갖는 부재의 비틀림

5.11 폐쇄, 박육관에서 비틀림

5.12 개방관 및 폐쇄관 비교

5.13 수직 전단응력

5.14 특수 전단응력 공식

5.15 굽힘에 의한 응력

5.16 조합 수직응력: 중첩의 원리

5.17 응력집중

5.18 노치 감도 및 강도감소계수

제6장 조합응력 및 모어원

6.1 서론

6.2 일반적인 경우의 조합응력

6.3 특수 응력조건의 모어원

6.4 복잡한 하중조건의 해석

제7장 서로 다른 하중 유형에서의 설계

7.1 서론

7.2 하중의 종류 및 응력비

7.3 내구강도

7.4 내구강도에 영향을 주는 요소

7.5 내구강도 계산

7.6 파단 예측

7.7 설계계수 혹은 설계응력

7.8 설계계수 혹은 설계응력을 계산하는 방법

7.9 일반적인 설계절차

제8장 기둥 설계

8.1 서론

8.2 기둥의 단면 특성

8.3 단 지지방법 및 유효길이

8.4 세장비

8.5 전이세장비(기둥상수)

8.6 장기둥 해석: Euler 공식

8.7 단기둥 해석: Johnson 공식

8.8 기둥 단면의 효율적인 형태

8.9 기둥 설계

8.10 구부러진 기둥 설계

8.11 편심부하 기둥 설계

제9장 스프링 설계

9.1 서론

9.2 스프링의 종류

9.3 헬리컬 압축 스프링

9.4 헬리컬 압축 스프링의 응력 및 처짐

9.5 헬리컬 압축 스프링의 설계 절차

9.6 확장 스프링

9.7 헬리컬 비틀림 스프링 설계 절차

제10장 축 설계

10.1 서론

10.2 기계 요소에 의해 축에 가해지는 힘

10.3 축의 설계 응력

10.4 굽힘과 비틀림만을 받는 축

10.5 축의 설계절차

제11장 벨트 및 체인 전동장치 설계

11.1 서론

11.2 벨트 전동장치의 종류

11.3 V 벨트 전동장치

11.4 V 벨트 전동장치의 설계 지침

11.5 체인 전동장치의 설계 지침

제12장 클러치 및 브레이크 설계

12.1 서론

12.2 클러치와 브레이크

12.3 마찰 클러치와 브레이크 유형

12.4 성능 매개변수

12.5 하중을 가속하는데 필요한 시간

12.6 클러치 축속도에 우선권이 있는 계의 관성

12.7 선형적으로 움직이는 물체의 유효 관성

12.8 에너지 흡수: 열소산 요건

12.9 응답시간

12.10 판형 클러치 혹은 브레이크 설계

12.11 원추 클러치 혹은 브레이크 설계

12.12 드럼 브레이크 설계

12.13 밴드 브레이크 설계

12.14 클러치와 브레이크 기타 유형

공학교육의 새로운 패러다임은 복합, 융합, 학제, 통합의 제 지식의 경계를 뛰어넘어 모든 지식을 총괄하는 통섭형 인재를 요구하고 있다. 그러므로 학생들이 이러한 시대적 요구에 부응하기 위해서는 습득한 지식을 학습조직화하여 실제 현장에서 부딪히는 문제를 효과․효율적으로 해결할 수 있도록 제품을 기획, 설계, 제작하는 전 과정에 창의적 역량을 집중하여야 한다.

또한 우리 교육도 이러한 새로운 환경 변화에 학생들이 유연하게 대응할 수 있도록 체계 종합적인 지식 경영으로 뒷받침하여야 한다. 특히 가용한 자원을 활용하여 인간 욕구를 충족하는 지능 기계를 설계하기 위해 관련 기술을 창의적으로 통합하는 핵심 공학설계 기술을 습득할 수 있도록, 다음 몇 가지 사항에 유의하여 이 책을 집필하였다.

첫째로, 공학설계의 기본 흐름을 이해할 수 있도록 공학과 기술의 기본 개념과 원리, 공학설계의 여러 과정을 상세히 기술하였다. 이를 위해 공학과 기술, 공학설계 과정 등에 지면을 적절히 배려하여 기본 지식을 함양토록 하였으며, 요구의 식별, 문제의 정의, 설계기준 설정, 분석, 결정, 명세화, 의사소통 등의 제 단계를 심층 규명하여 학습자 스스로 종합ㆍ분석ㆍ평가할 수 있도록 하였다.

둘째로, 조화학습과 창의성에 유의하여 응용지식의 학습조직화를 구체화하기 위해 공학설계 원리를 핵심 요소설계에 적용하여 설계 기술의 실제 현상을 면밀히 분석하였다. 이를 위해 창의적 문제 해결 관점에서 기계를 구성하는 여러 요소를 설계하는 과정을 개발함은 물론, 그 과정에서 필요한 다양한 원리와 기법을 제시하여 과학ㆍ기술ㆍ공학ㆍ산업 현상을 충족할 수 있는 새로운 장치를 고안할 수 있도록 하였다.

보다 충실한 교재가 되도록 지속적인 수정, 보완을 약속드리며, 이 책의 출판을 위해 애써주신 여러분께 사의를 표한다.

인수산방 상운재에서 저자