현재 우리나라의 자동차 산업은 많은 발전을 거듭하여, 기술력 및 제조력에 있어서는 선진국 수준에 근접한 상태이며, 국가경제를 주도하는 핵심 전략산업이 되었다. 하지만 화석에너지의 고갈문제와 고유가 추세의 장기조짐 및 환경문제의 엄격한 규제로 인하여 다른 선진국에서는 이미 오래전부터 연료전지, 전기 자동차, 하이브리드 자동차의 개발이 진행되어 오고 있었으며 곧 상용화될 전망이다. 우리나라의 경우에도 이러한 개발이 일부 대기업을 중심으로 개발되어오고 있었으나 여타 선진국에 비해서는 아직 미흡한 실정이며 이러한 연구가 진행되기 위해서는 우선 부품의 고강도화로 인한 차체의 경량화가 반드시 선행되어야 할 것이다. 부품의 강도를 높이고 피로수명을 증가시키는 기술에는 여러 가지가 있는데 그중 ...
현재 우리나라의 자동차 산업은 많은 발전을 거듭하여, 기술력 및 제조력에 있어서는 선진국 수준에 근접한 상태이며, 국가경제를 주도하는 핵심 전략산업이 되었다. 하지만 화석에너지의 고갈문제와 고유가 추세의 장기조짐 및 환경문제의 엄격한 규제로 인하여 다른 선진국에서는 이미 오래전부터 연료전지, 전기 자동차, 하이브리드 자동차의 개발이 진행되어 오고 있었으며 곧 상용화될 전망이다. 우리나라의 경우에도 이러한 개발이 일부 대기업을 중심으로 개발되어오고 있었으나 여타 선진국에 비해서는 아직 미흡한 실정이며 이러한 연구가 진행되기 위해서는 우선 부품의 고강도화로 인한 차체의 경량화가 반드시 선행되어야 할 것이다. 부품의 강도를 높이고 피로수명을 증가시키는 기술에는 여러 가지가 있는데 그중 쇼트 피닝은 재료표면에 압축잔류응력을 주어 재료의 피로 수명 및 피로 강도를 증가 시키는 기술로서 잘 알려져 있다. 본 논문에서는 자동차 부품 중 차동장치에 사용되어지고 있는 베벨기어에 쇼트피닝을 적용 하였으며 이에 따른 피로 특성 및 그러한 피로 특성이 나타나는 원인에 대하여 분석하였다. 또한 원 소재의 기본 S-N데이터를 기반으로 하여, 상용툴인 ABAQUS_6.5 및 MSC_Fatigue2005r을 이용한 피로 해석을 수행 하였으며 이를 실제 제품의 S-N curve와 비교, 평가하였다. 결과에서, 최적의 피로수명을 갖는 피닝 조건은 투사속도 65m/s, 투사시간 8분에서 탐색되었다. 전자주사 현미경(SEM)을 이용한 표면관찰에서, 속도 및 시간에 따른 오버피닝의 경우, 재료 표면에서 미세크랙(micro_crack)이 관찰 되었으며 이는 표면의 압축 잔류응력을 감소시켜 피로특성을 저하시킨 것으로 사료되었다. MSC_Fatigue를 이용한 피로해석에서, 쇼트피닝 가공하지 않은 경우 실제와 예측 결과값의 오차는 25.7%였으며 쇼트피닝 가공한 경우 20.7%로서 피로특성의 오차범위를 감안하였을 때 비교적 잘 일치하였다.
현재 우리나라의 자동차 산업은 많은 발전을 거듭하여, 기술력 및 제조력에 있어서는 선진국 수준에 근접한 상태이며, 국가경제를 주도하는 핵심 전략산업이 되었다. 하지만 화석에너지의 고갈문제와 고유가 추세의 장기조짐 및 환경문제의 엄격한 규제로 인하여 다른 선진국에서는 이미 오래전부터 연료전지, 전기 자동차, 하이브리드 자동차의 개발이 진행되어 오고 있었으며 곧 상용화될 전망이다. 우리나라의 경우에도 이러한 개발이 일부 대기업을 중심으로 개발되어오고 있었으나 여타 선진국에 비해서는 아직 미흡한 실정이며 이러한 연구가 진행되기 위해서는 우선 부품의 고강도화로 인한 차체의 경량화가 반드시 선행되어야 할 것이다. 부품의 강도를 높이고 피로수명을 증가시키는 기술에는 여러 가지가 있는데 그중 쇼트 피닝은 재료표면에 압축잔류응력을 주어 재료의 피로 수명 및 피로 강도를 증가 시키는 기술로서 잘 알려져 있다. 본 논문에서는 자동차 부품 중 차동장치에 사용되어지고 있는 베벨기어에 쇼트피닝을 적용 하였으며 이에 따른 피로 특성 및 그러한 피로 특성이 나타나는 원인에 대하여 분석하였다. 또한 원 소재의 기본 S-N데이터를 기반으로 하여, 상용툴인 ABAQUS_6.5 및 MSC_Fatigue2005r을 이용한 피로 해석을 수행 하였으며 이를 실제 제품의 S-N curve와 비교, 평가하였다. 결과에서, 최적의 피로수명을 갖는 피닝 조건은 투사속도 65m/s, 투사시간 8분에서 탐색되었다. 전자주사 현미경(SEM)을 이용한 표면관찰에서, 속도 및 시간에 따른 오버피닝의 경우, 재료 표면에서 미세크랙(micro_crack)이 관찰 되었으며 이는 표면의 압축 잔류응력을 감소시켜 피로특성을 저하시킨 것으로 사료되었다. MSC_Fatigue를 이용한 피로해석에서, 쇼트피닝 가공하지 않은 경우 실제와 예측 결과값의 오차는 25.7%였으며 쇼트피닝 가공한 경우 20.7%로서 피로특성의 오차범위를 감안하였을 때 비교적 잘 일치하였다.
Advancements made in technology have caused consumption of energy to soar, making it necessary for industrial society to look for weight reduction and high strength. In case of bevel gear used for differential system of automobile, it operates under the various fatigue loads such as thermal fatigue,...
Advancements made in technology have caused consumption of energy to soar, making it necessary for industrial society to look for weight reduction and high strength. In case of bevel gear used for differential system of automobile, it operates under the various fatigue loads such as thermal fatigue, surface fatigue etc.. caused by relative motion. Thus, it needs appropriate technique to improve fatigue characteristics because these reasons can cause fatigue fracture and also needs some technique to save time, which can verify improving fatigue characteristics quickly. There is a some technique named shot peening that can improve fatigue characteristics for the parts under the repeat load. However, if it apply to the parts too much, fatigue life is reduced by over peening. Hence, that must be applied by optimal peening condition. Optimal peening condition is very important factor for extending fatigue life and reducing weight of mechanical parts. In this paper, the fatigue characteristics and life prediction of bevel gear used for differential gear of automobile was investigated. From the A-N(Almen intensity - Number of cycles)curve of bevel gear, it was shown that there were specific time and velocity that have a maximum fatigue life. Fatigue life was also investigated from the S-N curve between optimal peened specimen and unpeened specimen. The reductions of fatigue life were analyzed by observing the surface of bevel gear with Scanning Electron Microscope(SEM) and measuring compressive residual stress under subsurface and on surface. Fatigue test for life prediction to obtain constant SRI1, b1 was carried out. Then, life prediction could perform. The results showed that the optimal peening condition was 65m/s of the shot ball velocity and 8 minutes of the shot peening time. From SEM image, the micro-crack was observed on the surface in case of over peening. This seems judged to be the factor which reduces fatigue life by decreasing compressive residual stress on the surface. An error range between real life data and fatigue analysis data was a slight difference within 25% compared to common fatigue test. Life prediction data of real condition during the maximum operation(2,200kgf) was 4.46×106cycles for unpeened condition and 1.0×1020cycles for peened condition and bevel gear had unlimited life in this point. This paper shows that shot peening process tremendously improves fatigue characteristics of bevel gear and life prediction used by FEM has high reliability, and possibility that can save the time of testing real specimen.
Advancements made in technology have caused consumption of energy to soar, making it necessary for industrial society to look for weight reduction and high strength. In case of bevel gear used for differential system of automobile, it operates under the various fatigue loads such as thermal fatigue, surface fatigue etc.. caused by relative motion. Thus, it needs appropriate technique to improve fatigue characteristics because these reasons can cause fatigue fracture and also needs some technique to save time, which can verify improving fatigue characteristics quickly. There is a some technique named shot peening that can improve fatigue characteristics for the parts under the repeat load. However, if it apply to the parts too much, fatigue life is reduced by over peening. Hence, that must be applied by optimal peening condition. Optimal peening condition is very important factor for extending fatigue life and reducing weight of mechanical parts. In this paper, the fatigue characteristics and life prediction of bevel gear used for differential gear of automobile was investigated. From the A-N(Almen intensity - Number of cycles)curve of bevel gear, it was shown that there were specific time and velocity that have a maximum fatigue life. Fatigue life was also investigated from the S-N curve between optimal peened specimen and unpeened specimen. The reductions of fatigue life were analyzed by observing the surface of bevel gear with Scanning Electron Microscope(SEM) and measuring compressive residual stress under subsurface and on surface. Fatigue test for life prediction to obtain constant SRI1, b1 was carried out. Then, life prediction could perform. The results showed that the optimal peening condition was 65m/s of the shot ball velocity and 8 minutes of the shot peening time. From SEM image, the micro-crack was observed on the surface in case of over peening. This seems judged to be the factor which reduces fatigue life by decreasing compressive residual stress on the surface. An error range between real life data and fatigue analysis data was a slight difference within 25% compared to common fatigue test. Life prediction data of real condition during the maximum operation(2,200kgf) was 4.46×106cycles for unpeened condition and 1.0×1020cycles for peened condition and bevel gear had unlimited life in this point. This paper shows that shot peening process tremendously improves fatigue characteristics of bevel gear and life prediction used by FEM has high reliability, and possibility that can save the time of testing real specimen.
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