키의 종류와 전달 동력

핵심 정리

키(key)는 축과 보스(boss)를 결합하여 회전력을 전달하는 결합용 기계요소다. 핸들, 벨트 풀리, 기어 같은 회전체를 축에 고정할 때 쓰이며, 회전체가 축과 함께 돌도록 하는 것이 키의 기본 기능이다. 키는 회전을 전달하면서 전단력을 받으므로 재질은 축보다 약간 강한 재료를 쓴다. 키의 기울기는 1/100 정도다.

키의 종류는 축과 보스에 홈을 어떻게 가공하는지, 그리고 힘을 어떤 방식으로 전달하는지에 따라 나뉜다. 같은 결합 목적이라도 전달 동력의 크기는 종류마다 다르므로, 종류별 전달 동력의 순서와 가공 방식을 함께 묶어 기억해야 한다.

큰 회전력을 전달하는 결합 요소의 대표는 스플라인이다. 축 둘레에 여러 줄의 홈을 가공하여 여러 홈이 함께 힘을 받는 구조이므로, 단일 키 한 개로 힘을 받는 방식과는 구분해서 이해해야 한다.

키는 종류마다 전달할 수 있는 동력이 다르므로 큰 회전력이 필요한 곳과 가볍게 고정하는 곳을 구분하여 골라 써야 한다. 이 구분이 이 단원의 뼈대이며, 아래 절은 그 기준을 종류별로 풀어 쓴다.

자세히

전달 동력의 순서

키의 전달 동력은 스플라인이 가장 크고, 다음으로 접선 키, 묻힘 키, 안장 키 순이다. 이 순서는 네 종류를 한 줄로 세운 것이므로, 접선 키와 묻힘 키의 자리를 맞바꾼 선지는 틀린 것이 된다. 스플라인은 맨 앞에, 안장 키는 맨 뒤에 놓이므로 두 끝의 위치를 먼저 잡아 두면 중간 순위를 정하기 쉽다.

스플라인의 이동성

스플라인은 큰 토크를 전달하면서도 축 방향 이동이 가능한 기계요소다. 보스가 축 방향으로 움직이면서 회전력을 받는 구조라는 점이 다른 키와 가장 크게 구분되는 특징이다. 고정만 하는 키와 달리 이동과 토크 전달을 함께 맞춰야 하는 결합에서 스플라인이 선택지가 되는 이유가 여기에 있다. 이동 여부를 묻는 선지는 스플라인의 이 특징을 기준으로 가려야 한다.

마찰로 고정하는 키

안장 키는 축에 홈을 가공하지 않고 보스에만 키 홈을 파서 고정하는 키다. 축 쪽에 가공이 없다는 점에서 축에 홈을 파는 키들과 구분된다. 이 키는 기계요소가 전달하는 힘을 홈의 맞물림보다 마찰에 기대는 방식이므로, 힘의 전달 경로를 기준으로 비교하면 정리가 쉽다.