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문제 정의
- 그리고 베어링의 지지점과 주축의 외경을 조정하여 주축의 동특성, 중량이 기존 설계보다 개선된 주축의 형상을 설계하는 것을 목적으로 한다. 주축의 형상 최적화를 위해 중심합성법을 이용하여 실험을 계 획 하고, 회 귀모형 을 구축하여 각 인자들의 특성치 에 대한 기 여 도를 분석 하고 다중반응최 적법 으로설계 최적화를 수행하고자 한다.
- 본 연구에서는 HSK 40E 타입의 40, 000rpm 급고속 주축의 위험속도 및 중량에 대한 설계를 개선하기 위하여, 반응표면설계 중 중심합성 계획법을 이용하여 전산 실험을 수행하였다. 목적함수는 주축의 위험속도와 주축의 중량이며 해석의결과는 회귀모형인 다중 반응 최적법을 통하여 전역 탐색을 실시하여 위험속도만의 최적화와 위험속도, 중량의 동시 최적화를 위하여 각 요인의 설계개선을 실시하였다.
- 중심합성법은 효율적 으로 1 차, 2차 항을 추정하고자 할 때와 요인 배치실험 후에 추가 실험하여 곡률 반응변수를 모델화할 때 많이 사용된다. 본 연구에서는 반응값인 주축 중량과 1차 위험속도를 최적화시켜 요인들을 설정하기 위하여 선정되었다. 일반적으로 어떤 반응 변수에 최적인 설계 조건은 다른 반응변수 측면에서 보면 최적이 아닐 수 있다.
- 본 연구에서는 이러한 설계의 개선법에 따라 위험속도만의 최적화에 대한 설계 개선안을 먼저 제시하고, 주축의 위험속도와 중량에 대하여 중요도를 서로 달리하여 위험속도와 중량의 합성 만족도가 가장 높은 최적설계 개선안을 제시하고자 한다.
- 본 절에서는 앞서 도출한 최적화 모델에서 전륜부와 후륜부의 주축 외경이 변화할 때 주축 선단부의 변위를 분석하여 선단부의 변위에 미치는 전륜부와 후륜부 주축외경의 영향을 분석 하고자 한다. 실험의 결과는 주축선단에 부여한 반경방향 500N 의 절삭저항에 대하여 주축 선단부 의 최대변위로 나타내었다.
- 주축외경 변화에 대한 주축 변위 해석 모델은 가공 시 주축에 부여되는 절삭저항에 대하여 주축 선단부의 변위를 도출하여 주축의 외경변화가 정적 강성에 미치는 영향을 분석하여 설계 개선에 반영하고자 구축하였다.
- 주축의 동특성에 대한 연구는 활발하나, 주축의 위 험속도와 주축의 중량이 동시에 고려 된 주축설계에 대한 연구는 미미한 실정이다이에 본연구에서는 주축의 설계에서 충분한 분리 여유를 확보하면서 중량을 줄여 소형, 경량화 설계에 대응하고 회 전정 밀도를 향상시 키 기 위해 위 험속도와중량을 최적화를 위한 변수로 선정하였다. 그리고 베어링의 지지점과 주축의 외경을 조정하여 주축의 동특성, 중량이 기존 설계보다 개선된 주축의 형상을 설계하는 것을 목적으로 한다.
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