[논문]ZI 및 ZA형 웜기어의 치합전달오차 해석

이태훈; 서준호; 박노길

doi:10.9725/kts.2018.34.6.325

ZI 및 ZA형 웜기어의 치합전달오차 해석
Transmission Error Analysis of ZI and ZA Profile Worm Gears 원문보기

한국윤활학회지 = Tribology and lubricants, v.34 no.6, 2018년, pp.325 - 331

이태훈 (부산대학교 대학원 기계공학부) , 서준호 (부산대학교 기계공학부) , 박노길 (부산대학교 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

Automobiles and systems requiring high gear ratios and high power densities generally use worm gears. In particular, as worm gears have a small volume and self-locking function, home appliances such as refrigerators and washers consist of worm gears. We can classify worm gears into cylindrical worms and rectangular worms. According to the AGMA standard, there are four types of cylindrical worms, ZA, ZN, ZK and ZI, depending on the machining of the worm shaft. It is preferable to use a ZI-type worm shaft, which is a combination of a worm wheel having an involute helical tooth surface and a conjugate tooth surface. However, in many cases, industries mostly use ZK, ZN, and ZA worm shafts because of the ease of processing. This paper presents numerical approaches to produce ZI and ZA worm surfaces and worm wheel. For the analysis of the transmission error of a worm gear system, this study (1) generates surface profile functions of ZI profile worm gear and worm shaft based on the common rack theory, (2) adopts the Newton-Raphson method for the analysis of the gear surface contact condition, and (3) presents and compares the corresponding transmission errors of ZI and ZA worm gears.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. Global and local coordinate system.
그림 Fig. 2. Common rack coordinate system.
표 Table 1. Coordinate system and the corresponding unit vectors
그림 Fig. 3. ZA worm - top & side view.
그림 Fig. 4. T.E. analysis algorithm.
표 Table 2. Worm gear system configuration
그림 Fig. 5. Gear transmission error (ZI vs ZA).

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 실린더형 웜 중 ZA 및 ZI 웜이 인벌류트 나선형 헬리컬 기어와 맞물릴 때 발생하는 전달오차를 면 방정식 접촉 이론과 뉴튼랍슨법(Newton-Raphson method)으로 계산하고 비교해보고자 한다.

제안 방법

또한 웜휠의 원주방향 치합전달오차 (circumferential transmission error, TE_C)를 이용하는 것이 편리한 경우가 있으므로 원주방향 치합전달오차는 식 (24)와 같이 계산할 수 있다. 본 연구에서 치합전달오차는 원주방향 치합전달오차를 사용한다.

데이터처리

75로 계산되었다. 물림률은 본 연구에서 개발된 매트랩(MATLAB) 수치해석 코드를 이용하여 계산되었으며, 웜과 웜휠의 이끝반지름 정보와 웜-웜휠 접촉점의 비교를 통하여 계산되었다.

성능/효과

(a) 치합전달오차 분석을 통하여 ZI형 웜 치면이 이론상의 치면과 동일하게 생성되었음을 확인하였다.
(b) ZA형 웜이 ZI형 웜 대비 가지는 치합전달 오차량을 분석하였다.
(c) ZA형 웜의 경우 ZI형 웜샤프트 대비 내구성(감소 하는 형태의 치합전달오차) 및 소음진동(증가하는 형태의 치합전달오차) 특성 모두가 악화될 것이라 예상할 수 있다[2].

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	기어의 특징은 무엇인가?	기어는 다른 기계요소보다 동력 밀도가 높고 전달효율이 높기 때문에 주요 동력전달장치로 사용되고 있다. 그 중 웜 기어는 높은 기어비와 큰 동력밀도가 요구되는 전자동 주차브레이크 및 전동식 파워 스티어링과 같은 자동차 부품에 널리 사용된다.
	웜 기어가 냉장고, 에어컨과 같은 전자 제품에 널리 사용될 수 있는 이유는 무엇인가?	그 중 웜 기어는 높은 기어비와 큰 동력밀도가 요구되는 전자동 주차브레이크 및 전동식 파워 스티어링과 같은 자동차 부품에 널리 사용된다. 특히 부피가 작고 자체 잠금 기능(self locking)의 장점으로 인하여 최근에는 냉장고, 에어컨과 같은 가전제품에 널리 사용된다. 큰 감속비를 가지며 피로에 강한 장점이 있는 반면에, 다른 기어들과 비교할 때 효율이 낮고 마모에는 취약한 단점을 가진다.
	웜 기어는 어디에 사용되어지는가?	기어는 다른 기계요소보다 동력 밀도가 높고 전달효율이 높기 때문에 주요 동력전달장치로 사용되고 있다. 그 중 웜 기어는 높은 기어비와 큰 동력밀도가 요구되는 전자동 주차브레이크 및 전동식 파워 스티어링과 같은 자동차 부품에 널리 사용된다. 특히 부피가 작고 자체 잠금 기능(self locking)의 장점으로 인하여 최근에는 냉장고, 에어컨과 같은 가전제품에 널리 사용된다.

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상세보기
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