기초기계공학실험

1장 실험준비 및 실험 보고서 작성법 1
1.1 실험준비 3
1.1.1 기초공학실험의 목적 3
1.1.2 유의사항 3
1.1.3 실험실 안전수칙 4
1.2 실험결과의 자료정리 방법 5
1.2.1 측정값을 나타내는 방법 5
1.2.2 측정값의 통계의 기본처리 8
1.2.3 회귀분석 17
1.2.4 상관분석 18
1.3 실험보고서 작성법 20
1.3.1 실험보고서의 형식 20
1.4 실험보고서의 평가기준 24

2장 기초 계측기 사용법 27
2.1 실험목적 29
2.2 기본이론 29
2.2.1 버니어 캘리퍼스 29
2.2.2 마이크로미터 34
2.2.3 다이얼 게이지 40
2.3 실습내용 45
2.4 실습기자재 및 재료 46
2.4.1 실습기자재 46
2.4.2 재료 46
2.5 실습방법 및 순서 46
2.5.1 버니어 캘리퍼스 46
2.5.2 마이크로미터 48
2.5.3 다이얼 게이지 48
2.6 실습과제 50

3장 인장 실험(Tensile Testing) 51
3.1 인장실험의 목적 53
3.2 인장거동에 관한 기본적인 개념 54
3.2.1 연성 재료와 취성 재료 54
3.2.2 연성 파괴와 취성 파괴 54
3.2.3 응력과 변형률 56
3.2.4 응력-변형률 선도 59

3.3 인장실험 62
3.3.1 인장시험 규격(Tensile Testing Standards) 62
3.3.2 용어(Terminology) 63
3.3.3 인장시험기(Tensile Testing Machines) 65
3.3.4 인장시험편(Tensile Specimens) 68
3.4 실험방법 및 절차 70
3.4.1 실험기자재(Tensile Testing Machines) 70
3.4.2 재료 및 시험편 준비 72
3.4.3 실험방법 및 절차(Methods & Procedures) 74
3.5 실험결과 및 정리 76
3.5.1 실험결과 76
3.5.2 실험결과 보고서 제출 76

4장 보의 처짐 측정실험
(Deflection Measurement of Beams) 79
4.1 실험 목적 81
4.2 이론적 배경 82
4.2.1 보의 처짐 곡선(deflection curve of beam) 82
4.2.2 단순 지지보(simply supported beam) 84
4.2.3 외팔보(Cantilever beam) 85
4.3 실험방법 및 절차 91
4.3.1 실험장치의 구성 91
4.3.2 외팔보의 처짐 측정 92
4.3.3 단순 지지보의 처짐 측정 95
4.4 실험결과 및 정리 100

5장 현미경 조직관찰 실험(Microscopic Examinition) 101
5.1 실험의 목적 103
5.2 탄소강의 미세조직 103
5.2.1 Fe-Fe3C 평형상태도(Equilibrium Diagram) 103
5.2.2 공석강, 아공석강 및 과공석강의 미세조직 105
5.2.2 탄소강의 열처리 조직 108
5.3 현미경 관찰 110
5.3.1 광학현미경에 의한 금속조직 관찰원리 110
5.3.2 현미경 조직 관찰 방법 112
5.4 실험방법 및 절차 114
5.4.1 실험장치 114
5.4.2 실험재료 114
5.4.3 실험방법 및 절차 115
5.5 실험결과 및 정리 116
5.5.1 실험결과 보고서 포함 사항 116
5.5.2 실험결과 보고서 제출 116

6장 판재굽힘의 스프링백 측정(Hardness Test) 117
6.1 경도시험의 개요 119
6.2 경도시험의 정의 및 목적 119
6.2.1 로크웰 경도 120
6.2.2 브리넬경도 120
6.3 이론적 배경 121
6.3.1 로크웰 경도 121
6.3.2 브리넬 경도 122
6.4 경도 시험기 126
6.4.1 로크웰 경도 시험기(DKR-301) 126
6.4.2 브리넬 경도기(DTB-500) 127
6.5 시험편의 조건 129
6.5.1 로크웰 경도 시험편(KS B 0806; 6절 시험편) 129
6.5.2브리넬 경도 시험편(KS B 0805; 6절 시험편) 129
6.6 시험 절차 130
6.6.1 로크웰 경도기 130
6.6.2 브리넬 경도기 131
6.7 유의사항 133
6.7.1 로크웰 경도 시험 133
6.7.2 브리넬 경도 시험 133
6.8 부 록 134
6.8.1 로크웰 경도 비교 134
6.8.2 환산식 136

7장 가공시스템 진단 및 모니터링 실험 137
7.1 실험목적 139
7.1.1 실험장비에 사용되는 센서류 139
7.1.2 실험장비의 구성 140
7.2 가공시스템 진단 141
7.2.1 가공 시스템을 분석하는 방법 141
7.2.2 가공 시스템의 분석 및 신호처리의 기본적인 개념 155
7.3 실험방법 및 절차 161
7.3.1 공구동력계로 절삭력을 측정 161
7.3.2 절삭력을 이용한 공구 와 공작물 사이의 마찰계수 측정 162
7.3.3 FRF를 구하기 위한 충격햄머 및 가속도계 신호의 측정 162
7.3.4 현미경으로 형상을 측정 163
7.4 실험결과 및 정리 164
7.4.1 과제 164

8장 유동저항 및 전열 특성 165
8.1 관로마찰 167
8.1.1 실험의 목적 167
8.1.2 이론적 배경 167
8.1.3 관로 저항 실험 170
8.1.4 실험결과 data 및 정리 174
8.2 물체의 외부유동 176
8.2.1 실험의 목적 176
8.2.2 이론적 배경 176
8.2.3 실험 장치 및 방법 180
8.2.4 실험결과 data 및 정리 183
8.3 열전도 측정실험 184
8.3.1 실험의 목적 184
8.3.2 이론적 배경 184
8.3.3 열전도 측정실험 188
8.3.4 실험결과 data 및 정리 190
8.4 실험결과 보고서 제출 190

9장 1자유도 진동계의 수치실험 191
9.1 실험목적 193
9.2 이론적 배경 194
9.2.1 단진자(simple pendulum)의 자유진동응답 194
9.2.2 1자유도계(스프링?질량?감쇠기)의 자유진동 응답 195
9.2.3 1자유도계의 강제진동 응답 198
9.3 실험준비물 및 소요장비 201
9.4 실험방법 201
9.4.1 단진자의 자유진동 실험 201
9.4.2 스프링?질량?감쇠계의 진동 수치 실험 204
9.5 결과 및 보고서 작성 208

10장 충격가진 시험(Impact Excitation Test) 209
10.1 실험목적 211
10.2 이론적 배경 213
10.2.1 과도 가진(Transient Excitation) 213
10.2.2 충격 가진에 사용되는 해머 219
10.2.3 충격가진 시험 절차 220
10.2.4 시간 및 주파수 응답 특성 221
10.2.5 1자유도 시스템에 대한 FRF 데이터의 표현과 성질 224
10.2.6 강제응답 해(Forced Response Solution): FRF 특성 226
10.3 실험방법 및 절차 229
10.3.1 분석기 설정(FFT Analyzer Set-up) 229
10.3.2 측정 및 타격 233
10.4 실험결과 및 정리 235
10.4.1 실험결과 보고서 포함 사항 235
10.4.2 실험결과 보고서 제출 2359

11장 I-CA카메라와 Physics View를 이용한
<구심력> 및 <관성모멘트> 측정실험 237
11.1 실험목적 239
11.2 이론적 배경 239
11.2.1 관성모멘트 239
11.2.2 실험에 적용되는 원리 241
11.2.3 구심력 242
11.2.4 실험에 적용되는 원리 243
11.3 실험방법 및 절차 245
11.3.1 실험기자재 245
11.3.2 관성모멘트 측정 실험방법 247
11.3.3 관성모멘트 측정 실험절차 248
11.3.4 구심력 측정 실험방법 254
11.3.5 구심력 측정 실험절차 256
11.4 실험결과 제출 263
11.4.1 지능기계공학 실험 264

12장 다구치 방법(Taguchi Method) 269
12.1 다구치 방법 272
12.1.1 다구치 방법의 정의 272
12.1.2 필요성 272
12.1.3 다구치 방법의 활용 체계 273
12.1.4 기타 실험법 273
12.2 다구치 방법의 적용 277
12.2.1 직교배열표(Orthogonal Array) 277
12.2.2 실험계획의 예 281
12.2.3 실험방법 및 절차 289
12.3 실험결과 및 정리 293

13장 자유진동 응답계측 및 감쇠계수와
탄성계수 측정실험 295
13.1 개요 297
13.2 관련이론 298
13.2.1 스트레인 게이지를 이용한 외팔보의 변형률 측정 298
13.2.2 진동응답에 의한 탄성계수 측정 302
13.2.3 대수감쇠에 의한 감쇠비 측정 303
13.3 실험장치의 구성 및 작동 307
13.3.1 실험 장치의 구성 307
13.3.2 주요 구성 요소의 특성 및 셋팅 방법 308
13.3.3 실험 관련 퀴즈 테스트 316
13.4 실험방법 316
13.5 실험과제 317

14장 PC를 사용한 가열로의 온도 계측 및 제어 319
14.1 개요 321
14.2 온도센서의 종류 및 작동 원리 321
14.2.1 압력식 온도 센서 322
14.2.2 전기 저항식 온도 센서 323
14.2.3 IC 온도 센서 327
14.2.4 열전쌍의 원리와 종류 328
14.3 실험장치의 구성 및 작동 330
14.3.1 실험 장치의 구성 330
14.3.2 주요 구성 요소의 특성 및 기능 331
14.3.3 전력 조절기의 작동 332
14.3.4 제어기의 작동 333
14.3.5 전체 시스템의 블록 선도 333
14.3.6 실험 관련 퀴즈 테스트 334
14.4 실험방법 335
14.5 실험과제 336

15장 Microcontroller를 이용한 DC 모터의 속도 제어 339
15.1 실험목적 341
15.2 이론적 배경 342
15.2.1 비례 제어(Proportional Control) 342
15.2.2 비례-적분 제어(Proportional-Integral Control) 343
15.2.3 비례-적분-미분 제어(Proportional Integral Derivative Control) 344
15.3 실험구성 및 제원 345
15.3.1 실험 구성 345
15.3.2 시스템 제원 345
15.4 실험방법 및 절차 347
15.5 실험결과 및 정리 347
15.5.1 실험결과 및 보고서 포함 사항 347
15.5.2 실험결과 보고서 제출 348

16장 로봇의 이해와 제어(Robot & Control) 349
16.1 실험방법 및 절차 351
16.2 이론적 배경 351
16.2.1 로봇이란 351
16.2.2 로봇의 종류 351
16.2.3 제어(control)란? 358
16.3 로봇제어 실험 359
16.3.1 x 콥터 원격수동 제어 359
16.3.2 이동 로봇(Robocar) 의 제어 359
16.3.3 산업용 로봇(JS-10)의 제어 370
16.3.4 햅틱을 이용한 가상세계제어 374
16.4 실험결과 및 정리 378
16.4.1 실험결과보고서 378

17장 기초전기전자 기본 계측기 사용법 381
17.1 실험목적 383
17.2 기본이론 383
17.2.1 전류계 384
17.2.2 전압계 384
17.2.3 테스터(Tester : 회로 시험기) 385
17.2.4 프로토 보드 387
17.2.5 오실로스코프 388
17.2.6 신호발생기 390
17.3 실험내용 395
17.3.1 전류의 측정 395
17.3.2 전압의 측정 396
17.3.3 테스터에 의한 전압, 전류 및 저항의 측정 397
17.3.4 파형의 측정 401
17.4 실험기자재 및 재료 402
17.4.1 실험기자재 402
17.4.2 실험재료 402
17.5 실험방법 및 순서 403
17.5.1 전류, 전압 및 저항의 측정 403
17.5.2 신호발생기의 동작실험 404
17.5.3 오실로스코프의 동작실험 404
17.6 실험과제 406
17.6.1 전류 측정 407
17.6.2 전압 측정 407
17.6.3 신호발생기 408
17.6.4 오실로스코프 409

18장 주파수 응답 및 필터의 이해 411
18.1 실험목적 413
18.2 이론적 배경 414
18.2.1 기본소자의 성질 414
18.2.2 주파수 응답 416
18.2.3 필터 419
18.3 시뮬레이션 프로그램 사용법 421
18.3.1 PSIM 프로그램 421
18.3.2 SIMVIEW 프로그램 426
18.4 실험 430
18.4.1 필요부품 및 사용기기 430
18.4.2 저역통과필터 실험 430
18.4.3 고역통과필터 실험 430
18.4.4 PSIM을 이용한 주파수 응답 해석방법 433
18.5 실험결과 및 정리 435
18.5.1 실험결과 보고서 포함 사항 435
18.5.2 실험결과 보고서 제출 436

참고문헌