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초록

기어는 사람에 의해 사용된 가장 중요한 기계 중의 하나이며, 회전하는 두 축 사이에 운동과 동력을 전달하고 회전 방향과 속도를 변경하는 역할을 한다. 기어는 우리가 손에 차는 시계나 벽시계뿐만 아니라 자동차, 기차, 선박, 비행기에서 엔진의 동력을 전달하여 바퀴나 혹은 프로펠러를 돌리기 위해 사용된다. 또한 장난감, 복사기, 팩스, 풍력발전기에 사용하는 등 그 용도가 다양하다. 이 글에서는 기어의 역사를 간단히 살펴보고 기어의 진동 소음에 관련된 연구 주제에 대해 기술한다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 필자는 구동부, 커플링, 기어, 축, 베어링, 부하부를 스펙트럴(spectral) 법으로 기어계 전체 모델링을 완성하고 각 기계 요소에 작용하는 진동을 예측하였다. 또한 그림 4와 같이, 모터, 기어상자, 토크센서, 브레이크 장치로 이루어진 실험장치를 설계, 제작하였고, 기어에 회전방향, 반경방향, 축방향으로 가속도계를 부착하여 각 방향의 진동을 측정하였다.
  • 치의 오차에 따른 강성 변화는 기어 진동 소음의 해석을 위한 데이터로 중요하게 사용된다. 본인도 유한요소 해석으로 치의 변형 파라미터를 구하고, 하중 변형 관계식을 사용하여 헬리컬 기어가 맞물림이 진행함에 따라 기어의 하중분포, 치저부의 응력해석, 치의 접촉 영역, 치의 강성 계산을 하였다.
  • 또한 한 하중에서 최적 치형과 리드오차를 결정하는 것은 간단할 수도 있으나 자동차와 같이 여러 하중에서 운전해야 하는 경우 이 하중들을 모두 고려한 치형과 리드 수정이 필요하다. 이를 위해서 필자는 다목적 함수를 도입해서 실험 계획법과 반응표면법을 사용하여 치형 계산법을 제시하였다.
  • 이를 위해서 축을 집중 모델(lumped model)한 경우와 연속체 모델 등 다양하게 시도되었다. 필자는 구동부, 커플링, 기어, 축, 베어링, 부하부를 스펙트럴(spectral) 법으로 기어계 전체 모델링을 완성하고 각 기계 요소에 작용하는 진동을 예측하였다. 또한 그림 4와 같이, 모터, 기어상자, 토크센서, 브레이크 장치로 이루어진 실험장치를 설계, 제작하였고, 기어에 회전방향, 반경방향, 축방향으로 가속도계를 부착하여 각 방향의 진동을 측정하였다.
  • 엔진에 의해 변속기 입력 축에 전달된 주기적인 각가속도는 기어치와 스플라인 치를 충돌하게 하여 소음을 일으킨다. 필자는 토크 변동과 백래시에 의한 초기 기어 거동을 해석하였고, 원형 플레이트를 포함한 간이 기어계를 사용하여 충격소음을 해석하였다.
  • 필자는 헬리컬 기어 계의 동적 전달오차 예측을 위하여 정적 전달오차를 계산하고 이것을 가진항으로 하여 기어, 축, 베어링, 모터, 브레이크를 포함하는 9자유도계의 운동방정식을 유도하여 동적 전달오차, 동적 기어 맞물림력, 베어링력을 예측하였다. 또한 가속도계를 이용한 동적 전달오차 측정실험으로 이 결과를 검증하였고, 그림 3은 전달오차 측정 시 부착된 가속도계와 자체 개발한 보드이다.

대상 데이터

  • 백년 후에 아르키메데스(287~212 BC)는 웜과 웜휠로 구동되는 호이스트 그림을 그렸다. 또한 기어 휠을 가진 물시계는 BC 1세기 이집트 알렉산드리아에서 사는 그리스 수학자 크테시바우스(Ctesibius)에 의해 제작되었다.
  • 기원 후(AC) 기어는 시계, 수차, 풍차에 사용되어 일상생활에 한 부분이 되기 시작하였다. 중세시기에 돌로 된 기어가 스웨덴에서 사용되었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
기어는 어디에 사용되는가? 기어는 사람에 의해 사용된 가장 중요한 기계 중의 하나이며, 회전하는 두 축 사이에 운동과 동력을 전달하고 회전 방향과 속도를 변경하는 역할을 한다. 기어는 우리가 손에 차는 시계나 벽시계뿐만 아니라 자동차, 기차, 선박, 비행기에서 엔진의 동력을 전달하여 바퀴나 혹은 프로펠러를 돌리기 위해 사용된다. 또한 장난감, 복사기, 팩스, 풍력발전기에 사용하는 등 그 용도가 다양하다. 이 글에서는 기어의 역사를 간단히 살펴보고 기어의 진동 소음에 관련된 연구 주제에 대해 기술한다.
기어의 역할은? 기어는 사람에 의해 사용된 가장 중요한 기계 중의 하나이며, 회전하는 두 축 사이에 운동과 동력을 전달하고 회전 방향과 속도를 변경하는 역할을 한다. 기어는 우리가 손에 차는 시계나 벽시계뿐만 아니라 자동차, 기차, 선박, 비행기에서 엔진의 동력을 전달하여 바퀴나 혹은 프로펠러를 돌리기 위해 사용된다.
기어 래틀의 줄립 래틀의 특징은 무엇인가? 이러한 기어 래틀은 중립 래틀(Neutral rattle)과 구동래틀(Drive rattle)로 나눌 수 있다. 중립 래틀은 변속기가 중립에 있고 클러치는 물려있는 상태에서 정지하고 있는 자동차의 아이들(Idle) 상태에서 일어난다. 구동래틀은 고 하중과 저속에서 구동 조건 하에서 하중을 받지 않고 있는 기어 맞물림에서 일어난다.
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