1. 자전거와 기계 요소
가. 자전거의 구조와 작동
1) 자전거의 구조
- 차체 부분 : 핸들 포스트, 포크, 파이프 등
- 동력 전달 부분 : 페달, 크랭크, 큰 스프로킷, 체인, 바퀴, 허브 등
- 제동 부분 : 브레이크, 브레이크 레버, 브레이크 와이어 등
- 조향 부분 : 핸들, 손잡이 등
- 기타 부분 : 경음기, 안장, 짐받이, 반사재 등
2) 동력의 전달과 제동
- 동력 전달 과정 : 페달→크랭크→크랭크축→체인→작은 스프로킷→뒤허브→뒷바퀴
- 제동 과정 : 브레이크 레버→브레이크 와이어→앞·뒤 브레이크→앞·뒷바퀴
3) 기계의 구성 요소
- 동력을 받아들이는 부분,
- 동력을 전달하는 부분,
- 일을 하는 부분,
- 각 부분을 고정시키고 지탱하는 부분
나. 자전거의 점검 및 정비
1) 자전거의 점검과 정비 방법
- 작업 전 점검 방법 : 눈으로 이상 유무 확인, 각 부의 고정 상태 확인, 소리나 작동 상태 확인
- 점검 사항 : 핸들의 방향, 안장의 높이, 브레이크의 작동 상태, 타이어의 공기압, 체인의 긴장도,
전조등의 점등 상태, 바퀴 및 각 부의 고정 상태, 각 부의 급유 및 청소 상태 등
- 핸들 부분 : 나사의 풀림 유무, 손잡이 상태, 핸들의 진행 방향과 이루는 각도
- 안장 부분 : 발바닥이 지면에 닿는가 확인
- 브레이크 부분 : 브레이크의 제동 상태, 브레이크 블록과 와이어의 손상 여부
- 바퀴 부분 : 타이어의 공기압 및 파손 여부, 바퀴살의 고정 상태
- 동력 전달 부분 : 체인의 늘어짐 정도, 페달 나사의 조임 상태
- 기타 부분 : 전조등의 점등 및 고정 상태, 경보벨의 작동 및 고정 상태
2) 정비 : 이상 발견→조정하여 수정, 분해·조립하여 정비, 파손된 부품은 새것으로 교환
- 핸들 부분 : 높이 조절봉 나사를 풀어서 조정하고, 핸들 바와 자전거의 방향을 일치시킨다.
- 안장 부분 : 안장 높이 조절 나사를 풀어서 조정한다.
- 브레이크 부분 : 부드럽게 작동하도록 볼트와 너트를 조이고, 브레이크 블록과 림과의 간격을 2mm정도 되도록 조정한다.
- 바퀴 부분 : 공기가 새지 않게 밸브를 조이고, 바퀴살은 림의 고장을 잡아 가며 늘린다.
- 동력 전달 부분 : 체인 장력 조절 너트를 풀어서 조정하고, 페달 나사를 조인다.
- 기타 부분 : 전조등은 10m전방을 비추고, 경보벨의 소리가 30m 밖에서도 들릴 수 있도록 조절한다.
3) 정비용 공구
- 일반 공구 : 드라이버, 플라이어, 플라스틱 해머. 조정 렌치, 양구 렌치, 박스 렌치 등
- 전용 공구 : 니플 돌리개, 프리 휠 돌리개, 페달 돌리개, 세갈래 렌치, 페달용 스패너, 체인 죔 박스 렌치 등
2. 기계 요소
가. 기계 요소의 분류
- 기계 요소 : 여러 가지 기계에 기본적이며 공통으로 사용되는 기계 부품
1) 결합용 기계요소 : 나사, 볼트, 너트, 핀, 키, 리벳 등
2) 축용 기계요소 : 축, 베어링, 클러치, 커플링 등
3) 전동용 기계요소 : 마찰차, 기어, 캠, 링크, 풀리, 체인, 로프 등
4) 관용 기계요소 : 파이프, 파이프 이음, 밸브 등
5) 기타 기계요소 : 스프링, 브레이크 등
나. 결합용 기계 요소
1) 나사
가) 나사의 원리 : 나사선에 따라 일정한 단면의 홈을 만든 것
나) 피치와 리드
- 피치: 나사선(골)에서 그 다음 나사선(골)까지의 거리
- 리드 : 나사가 한 바퀴 돌 때 축방향으로 움직인 거릴
다) 나사의 크기 : 수나사의 바깥지름으로 나타내며, 호칭 치수라 한다.
라) 볼트와 너트
- 볼트 : 머리 달린 둥근 강철 막대에 수나사로 깎은 것
- 너트 : 두꺼운 강편의 안쪽에 암나사로 깎은 것
마) 나사의 종류
- 나사 위치에 따라 : 수나사, 암나사
- 죔 방향에 따라 : 오른나사, 왼나사
- 나사산 줄 수에 따라 : 한줄나사, 다줄나사
- 나사산 모양에 따라 : 삼각나사, 사각나사, 사다리꼴나사, 톱니나사, 둥근나사
2) 핀, 키
가) 핀 : 큰 힘이 걸리지 않는 부품을 고정하거나 너트의 풀림을 방지하는 데 사용한다.
- 평행 핀 : 굵기가 일정한 둥근 막대로 된 핀이다.
- 테이퍼 핀 : 끝이 점점 가늘어지는 원뿔 막대로 된 핀이다.
- 분할 핀 : 핀을 꽂은 다음 끝을 벌려서 빠지지 않게 하는 핀이다.
나) 키 : 기어, 벨트 풀리, 핸들 등의 회전체를 축에 고정시켜 회전을 전달시킬 때에 사용한다.
- 키의 설치 : 축에는 키 홈을 만들고, 고정시킬 회전축에는 키 자리를 마련한다.
- 키의 종류 : 안장 키, 평키, 묻힘 키, 평행 키, 테이퍼 키 등
다. 축용 기계 요소
1) 축 : 원형 단면을 가지는 회전체의 중심 쇠막대로, 기어·벨트 풀리·스프로킷 등을 끼워 회전시킨다.
- 차축 : 축이 고정되고 바퀴만 회전한다
- 전동축 : 축과 바퀴가 고정되어 함께 회전한다.
- 크랭크축 : 왕복 운동을 회전 운동으로 바꿔준다.
- 휨축 : 축을 받쳐 주는 기계 요소로서, 축이 회전할 때에 마찰 저항을 적게 한다.
2) 베어링 : 축을 받쳐 주는 기계 요소로서, 축이 회전할 때에 마찰 저항을 적게 한다.
- 미끄럼 베어링 : 저속 회전하는 축의 큰 힘을 받치는 데 적합하다.
- 구름 베어링 : 고속 회전하는 축의 작은 힘을 받치는데 적합하다.
- 볼 베어링 : 점 접촉에 의해 축을 받친다.
- 롤러 베어링 : 선 접촉에 의해 축을 받친다. 볼 베어링보다 마찰이 크다.
라. 전동용 기계 요소
1) 마찰차 전동
가) 원리 : 두 개의 마찰차를 직접 접촉시켜 발생하는 마찰력을 이용하여 동력을 전달한다.
나) 특징
- 구름 접촉을 하면서 회전하므로 약간의 미끄럼이 있다.
- 확실한 회전 운동의 전달이나 큰 전동에는 부적합하다.
- 운전 중 접촉의 유지한 상태로 마찰차를 이동시킬 수 있다.
다) 종류 : 평 마찰차, 원판 마찰차, 원추 마찰차, V홈 마찰차 등
2) 기어 전동
가) 원리 : 한쌍의 기어가 서로 맞물려 돌아가며 동력을 전달한다.
나) 특징
- 기어의 잇수를 바꿈에 따라 회전 속도가 바뀐다.
- 두 축이 평행하지 않아도 동력을 전달할 수 있다.
- 정확한 속도비를 얻을 수 있어 전동 장치, 변속 장치 등에 널리 쓰인다.
다) 기어의 종류
- 두 축이 평행한 기어 : 평 기어, 헬리컬 기어, 래크와 피니언
- 두 축이 교차된 기어 : 베벨 기어
- 두 축이 평행·교차하지 않는 기어 : 웜과 웜 기어, 스크루 기어
3) 체인 전동
가) 원리 : 체인을 스프로킷의 이에 하나씩 물리게 하여 동력을 전달한다.
나) 특징
- 미끄럼이 없고, 큰 동력을 전달할 수 있다.
- 소음과 진동을 일으키기 쉬워, 고속 회전이나 정숙 운전에는 부적합하다.
- 기어 전동이 불가능하고, 확실한 전동이 필요한 곳 등에 사용한다.
다) 체인의 종류 : 롤러 체인과 사일런트 체인 등이 있다.
4) 벨트 전동
가) 원리 : 벨트와 벨트 풀리 사이의 마찰력에 의하여 힘과 운동을 전달한다.
나) 특징 : 정확한 회전비를 필요로 하는 동력이나 큰 동력의 전달에는 부적합하다.
다) 용도 : 직접 동력을 전달할 수 없을 때, 두 축 사이의 거리가 비교적 멀 때 사용한다.
라) 벨트를 거는 방법
- 바로걸기 : 원동차와 종동차가 같은 방향으로 회전한다.
- 엇걸기 : 원동차와 종동차가 서로 반대 방향으로 회전한다.
마) 벨트의 종류 : 평벨트,V벨트 등
5) 로프 전동
가) 원리 : 풀 리의 링에 로프를 걸어 감아 힘과 운동을 전달한다.
나) 특징 : 큰 동력을 전달하는 곳과 고속 회전에 적합하다.
다) 용도 : 두 축 사이가 멀 때 사용한다.
라) 로프의 재질 : 와이어, 가죽, 섬유 등
6) 캠 전동
가) 작용 : 회전 운동을 직선 왕복 운동이나 요동 운동 등으로 바꾸어 전달한다.
나) 캠의 종류
- 평면 캠 : 판 캠, 직동 캠 등
- 입체 캠 :원통 캠, 원뿔 캠, 구면 캠 등
다) 캠의 이용 : 장난감, 재봉틀, 방직기, 내연 기관 등
7) 링크 장치
가) 링크 : 몇 개의 가늘고 긴 막대를 핀으로 결합시킨 기계 요소
나) 링크 장치의 작용 : 원동절의 일정한 운동을 거쳐 종동절이 다른 운동을 한다.
다) 종류 : 3절(고정 링크), 4절 링크(구속 링크), 5절 링크(불구속 링크) 등
라) 링크 장치의 이용
- 자전거 : 다리의 상하 운동 →큰 스프로킷의 회전 운동
- 발재봉틀 : 발판의 흔들이 운동→벨트 바퀴의 회전 운동
- 내연 기관 : 피스톤의 왕복 운동→크랭크축의 회전 운동
마. 그 밖의 기계 요소
1) 스프링
가) 원리 : 물체의 탄성을 이용한다.
나) 작용 : 진동 또는 충격을 완하시키거나 에너지를 축적한다.
다) 종류
- 모양에 따라 : 코일 스프링, 겹판 스프링, 태엽 스프링
- 재료에 따라 : 금속 스프링, 비금속 스프링
2) 브레이크
가) 작용 : 기계의 운동 에너지를 마찰력에 의하여 감속하거나 정지시킨다.
나) 종류
- 마찰 브레이크 : 블록 브레이크, 띠 브레이크, 원판 브레이크 등
- 전자 브레이크 : 운동 에너지를 전기 에너지로 바꾸어서 제동한다.
<출처:네이버오픈백과>