트랙터 최종구동축용 복합유성기어 방식 감속기의 Micro-geometry를 이용한 전달 오차 및 치면 하중 분포 개선에 관한 연구 A Study on the Improvement of Transmission Error and Tooth Load Distribution using Micro-geometry of Compound Planetary Gear Reducer for Tractor Final Driving Shaft원문보기
This study was to develop a simulation model of a compound planetary gear reducer for the final driving shaft using a gear analysis software (KISSsoft, Version 2017, KISSsoft AG, Switzerland). The aim of this study is to analyze transmission error and the tooth load distribution through micro-geomet...
This study was to develop a simulation model of a compound planetary gear reducer for the final driving shaft using a gear analysis software (KISSsoft, Version 2017, KISSsoft AG, Switzerland). The aim of this study is to analyze transmission error and the tooth load distribution through micro-geometry using the simulation model. The tip and root relief were modified with Micro-geometry in the profile direction, and crowning was modified with Micro-geometry in the lead direction. The transmission error was analyzed using the PPTE (Peak to Peak Transmission Error) value, and the tooth load distribution was analyzed for the concentrated stress on the tooth surface. As a result of modifying tip and relief in the profile direction, the transmission error was reduced up to 40.7%. In the case of modifying crowning in the lead direction, the tooth load was more evenly distributed than before and decreased the stress on the tooth surface. After modifying the profile direction for the 1st and 2nd planetary gear train, the bending and contact safety factors were increased by 31.7% and 17%, and 18.3% and 12.5% respectively. Moreover, the bending and safety factors after modifying lead direction were increased by 59.5% and 32.7%, respectively for the 1st planetary gear train, and 59.6% and 43.6%, respectively for the 2nd planetary gear train. In future studies, the optimal design of a compound planetary gear reducer for the final driving shaft is needed considering both the transmission error and tooth load distribution.
This study was to develop a simulation model of a compound planetary gear reducer for the final driving shaft using a gear analysis software (KISSsoft, Version 2017, KISSsoft AG, Switzerland). The aim of this study is to analyze transmission error and the tooth load distribution through micro-geometry using the simulation model. The tip and root relief were modified with Micro-geometry in the profile direction, and crowning was modified with Micro-geometry in the lead direction. The transmission error was analyzed using the PPTE (Peak to Peak Transmission Error) value, and the tooth load distribution was analyzed for the concentrated stress on the tooth surface. As a result of modifying tip and relief in the profile direction, the transmission error was reduced up to 40.7%. In the case of modifying crowning in the lead direction, the tooth load was more evenly distributed than before and decreased the stress on the tooth surface. After modifying the profile direction for the 1st and 2nd planetary gear train, the bending and contact safety factors were increased by 31.7% and 17%, and 18.3% and 12.5% respectively. Moreover, the bending and safety factors after modifying lead direction were increased by 59.5% and 32.7%, respectively for the 1st planetary gear train, and 59.6% and 43.6%, respectively for the 2nd planetary gear train. In future studies, the optimal design of a compound planetary gear reducer for the final driving shaft is needed considering both the transmission error and tooth load distribution.
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문제 정의
따라서, 본 연구는 87 kW급 트랙터 개발을 위한 기초연구로써, 기어 해석 소프트웨어인 KISSsoft를 이용하여 가장 큰 부하가 작용하는 트랙터 최종구 동축 복합유성기어 방식 감속기의 시뮬레이션 모델을 개발하고, 전달 오차와 치면 하중 분포를 분석하였다. 또한, Micro-geometry의 변화에 따라 전달 오차와 치면 하중 분포가 받는 영향을 분석 및 개선했으며, Micro-geometry에 따른 복합유성기어 감속기의 안전율을 분석하였다.
가설 설정
14) Micro-geometry 는 기어 치면의 윤곽을 미세하게 가공을 할 수 있으며, 필요에 따라 정도 및 종류를 조절하여 가공할 수 있는 장점이 있어 기어의 전달 오차 및 치면 하중 분 포 개선에 많이 사용되어 진다.15) Micro-geometry는 그 용도에 따라 크게 Profile 방향으로의 수정과 Lead 방향으로의 수정으로 구분된다.
기어가 맞물릴 때 기어중심은 기어회전만 발생하고 기어치 형상이 완벽한 인벌류트 곡선(involute curve)이면서 기어변형이 없다고 가정하면 마주하는 기어는 기어비에 따른 속도비가 일정하게 유지될 것이다.6) 하지만 회전각 변화에 따라 피동 기어가 완전한 운동 전달을 위하여 차지해야 하는 위치에 대해 실제 회전 위치와의 차이가 발생한다.
또한, 후륜 타이어 동하중 반경(R)은 87 kW급 트랙 터의 사양을 이용하여 0.77 m로 하였으며, 견인계수 (μ)는 견인이 최대로 걸렸을 때를 가정하여 1을 입력하였다.
제안 방법
2. 본 연구에서는 1, 2열 유성기어트레인의 Sun, Planet, Ring gear를 대상으로 Profile 방향과 Lead 방 향으로의 치형수정을 각각 적용하여 안전율을 개선하였다. 1, 2열 유성기어트레인 모두 치형 수정 후 안전율이 1 이상으로 나타나 개선이 되었다고 판단 되며, Lead 방향으로 치형을 수정하는 것이 안전율 측면에서 더 유리하다는 것을 알 수 있었다.
3. 본 연구는 시뮬레이션을 통하여 트랙터 최종구 동축 복합유성기어 감속기의 전달 오차 및 치면 하중 분포를 개선하였다. 시뮬레이션 결과, 복합유성기어 감속기의 성능 개선이 가능할 것으로 판단되나, 이를 실제 적용하기 위해서는 다이나모테스트를 통 한 검증이 필요한 동시에 선정된 치형의 가공 방법에 대한 검토가 필요할 것으로 판단된다.
Profile 방향으로의 치형 수정은 초기 값을 0 μm 로 하고 1 μm 씩 증가시키면서 PPTE 값을 분석하였으며, PPTE가 가장 작은 값(minimum value of PPTE)에서의 치형 수정 값을 선정하여 이때의 안전율을 치형 수정 전과 비교 하였다.
이때, 1열 유성기어트레인은 Planet gear 가 3개이므로 Sun – Planet gear와 Planet – Ring gear 각각 3쌍이 맞물려 있으며, 2열 유성기어트레인은 Planet gear가 4개이므로 각각 4쌍이 맞물려 있다. 따라서 본 연구에서는 전달오차 및 치면 하중 분포를 각 기어쌍의 평균으로 분석했다.
따라서, 본 연구는 87 kW급 트랙터 개발을 위한 기초연구로써, 기어 해석 소프트웨어인 KISSsoft를 이용하여 가장 큰 부하가 작용하는 트랙터 최종구 동축 복합유성기어 방식 감속기의 시뮬레이션 모델을 개발하고, 전달 오차와 치면 하중 분포를 분석하였다. 또한, Micro-geometry의 변화에 따라 전달 오차와 치면 하중 분포가 받는 영향을 분석 및 개선했으며, Micro-geometry에 따른 복합유성기어 감속기의 안전율을 분석하였다.
또한, lead 방향으 로의 치형 수정은 Profile 방향과 마찬가지로 치형을 1 μm 씩 증가시키며, 작용하는 응력이 가장 낮은 값 (minimum value of stress)에서의 치형 수정 값을 선정하여 이때의 안전율을 분석하였다.
본 연구에서는 복합유성기어 감속기에 대해 KISSsoft를 이용하여 시뮬레이션 모델을 개발했으며, Micro-geometry를 수정하여 전달 오차 및 치면 하중 분포를 개선하였다. 또한, 각각의 안전율을 시뮬레이션하여 개선 성능을 분석하였으며, 그 주요 결과는 다음과 같다.
77 m로 하였으며, 견인계수 (μ)는 견인이 최대로 걸렸을 때를 가정하여 1을 입력하였다. 또한, 후차축은 좌, 우측으로 분리되기 때문에 하나의 차축에서의 트랙터 하중에 의한 토크는 전체 하중을 2로 나누어 계산하였다. 차축 회전 속도 (N)는 식 (4)를 이용하여 계산했으며, 이때 트랙터 속도(V)는 문헌연구에 따라 로타리 작업의 주요 사용 단수인 3 km/h를 입력하였으며,20) 후륜 타이어의 직경(d)은 87 kW 급 트랙터의 사양을 이용하여 1.
본 연구는 전달 오차 및 치면 하중 분포를 분석을 통해 각각 선정된 Micro-geometry 값에서의 굽힘 응력 및 접촉 응력을 Table 3과 같이 계산한 뒤, 이를 이용하여 안전율을 Fig. 13, 14와 같이 분석하였다.
본 연구에서는 87 kW급 트랙터의 농작업 사용 비율 중 가장 높은 비중을 차지하는 로타리 경운을 시 뮬레이션 입력 조건으로 설정하였다.19) 차축 하중 토크(T)는 식 (3)를 이용하여 계산하였으며, 이때 로더, 로타리 작업기, 트랙터의 무게는 각각 900, 950, 4,080 kgf로 총 하중(W)은 5,930 kgf로 입력하였다.
전달 오차의 분석 방법 중 하나인 PPTE (Peak to Peak Transmission Error)는 일정하게 발생하지 않는 전달 오차의 최댓값과 최솟값의 차이로 계산되며, PPTE 값이 클수록 기어의 진동 및 소음이 증가하게 된다. 본 연구에서는 Profile 방향의 Micro-geometry로 전달 오차를 개선하였으며, PPTE를 이용하여 성능을 평가하였다.
본 연구에서는 복합유성기어 감속기에 대해 KISSsoft를 이용하여 시뮬레이션 모델을 개발했으며, Micro-geometry를 수정하여 전달 오차 및 치면 하중 분포를 개선하였다. 또한, 각각의 안전율을 시뮬레이션하여 개선 성능을 분석하였으며, 그 주요 결과는 다음과 같다.
본 연구에서는 치면 하중 분포를 분석하기 위해 기어 치면에서 실제 발생되는 응력인 굽힘 응력 (σF), 접촉 응력(σH)을 분석하였으며, Lead 방향의 Micro-geometry 수정을 통하여 치면 하중 분포를 개선하였다.
치형에 따른 전달 오차와 치면 하중 분포는 기어의 강도, 나아가 수명에 영향을 미치므로 본 연구에 서는 각각의 수정된 치형에 대하여 안전율을 비교·분석 하였다.
대상 데이터
본 연구에서 사용한 복합유성기어 감속기는 87 kW급 트랙터의 최종구동축에 사용하기 위해 개발중인 복합유성기어 타입이며, 동력전달흐름도는 Fig. 4 와 같다. 사용된 복합유성기어 감속기는 2개의 유성 기어트레인이 연결되어 있다.
이때, 본 연구의 사용된 기어의 재질은 SCM420H를 사용했으며, 한계 굽힘 응력(αFG)과 한계 접촉 응력(σHG)은 각각 903, 1,545 N/mm2 이다.
이때, 전달 오차 및 치면 하중 분포는 기어가 맞물릴 때 발생하기 때문에 Sun – Planet gear와 Planet – Ring gear를 대상으로 시뮬레이션을 수행하였다.
이론/모형
굽힘 응력은 공칭 이뿌리 굽힘 응력(σFο), 적용 계수(KA), 동하중 계수 (KV), 굽힘 응력에 대한 치면 하중 계수(KFβ), 굽힘 응력에 대한 정면 하중 계수(KFα)의 곱으로 계산이 가능하며, 접촉 응력은 피치점에서의 공칭 응력 (σHο), 피니언의 한 쌍 이물림 계수(Zβ), 적용 계수, 동하중 계수, 접촉 응력에 대한 치면 하중 계수 (KHβ), 접촉 응력에 대한 정면 하중 계수(KHα)의 곱으로 계산이 가능하다. 굽힘 응력 및 접촉 응력과 각 계수들은 KS B ISO 6336-1~6:2015 규격을 통하여 계산하였으며, 굽힘 응력과 접촉 응력의 계산식은 각각 식 (6), (7)과 같다.
본 연구에서는 Fig. 6과 같이 Micro-geometry 방법 에 따라 Profile과 Lead 방향으로 각각 시뮬레이션을 수행하였다. 이때, 전달 오차 및 치면 하중 분포는 기어가 맞물릴 때 발생하기 때문에 Sun – Planet gear와 Planet – Ring gear를 대상으로 시뮬레이션을 수행하였다.
5, 압력각은 27°이며, 감속기를 구성하는 기어의 자세한 사양은 Table 1과 같다. 본 연구에서는 복합유성기어 감속기의 시뮬레이션 모델을 개발하기 위해 다양한 분야의 기어 해석에 사용되는 KISSsoft를 사용하였으며, Fig. 5와 같이 모델링을 수행하였다.
Lead 방향의 치형 수정은 Crowning, End relief, Helix angle modification 방법이 있다. 하지만 End relief는 기어의 가장자리를 각지게 가공해 집중 하중을 가운데로 분산시키는데 한계가 있어 Crowning만 큼의 효과를 기대할 수 없으며 Helix angle modification는 전체 치폭이 감소하여 가공할수록 안전율이 감소하기 때문에 본 연구에서는 Fig. 2와 같이 Crowning 방법을 이용하였다. Crowning 방법은 기어 치면의 가장자리 부분을 둥글게 가공하여 가장자리에 응력이 집중되어있는 부분을 가운데로 분포될 수 있게 수정해주는 방법으로 이를 통해 기어 시스템에 작용하는 최대 굽힘응력 및 접촉응력을 감소시킬 수 있다.
성능/효과
본 연구에서는 1, 2열 유성기어트레인의 Sun, Planet, Ring gear를 대상으로 Profile 방향과 Lead 방 향으로의 치형수정을 각각 적용하여 안전율을 개선하였다. 1, 2열 유성기어트레인 모두 치형 수정 후 안전율이 1 이상으로 나타나 개선이 되었다고 판단 되며, Lead 방향으로 치형을 수정하는 것이 안전율 측면에서 더 유리하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 본 연구에서는 전달 오차와 치면 하중 분포를 각각 분석하였기 때문에 최적 설계를 위해서는 전달 오차와 치면 하중 분포를 동시에 고려하는 것이 필요할 것으로 판단된다.
1. 1, 2열 유성기어트레인에서 Profile 방향의 치형 수정값이 각각 3, 14 μm일 때, PPTE가 가장 낮은 것을 알 수 있었으며, Lead 방향의 치형 수정값이 각각 5, 7 μm일 때, 응력이 가장 많이 감소했음을 알 수 있다.
하지만 Macro-geometry의 수정 방법은 모듈 등의 이산변수, 잇 수 등의 정수변수, 치 폭, 종횡비 등의 연속 변수가 혼재되어 있어 원하는 결과를 얻기에는 많은 어려움이 있다.14) Micro-geometry 는 기어 치면의 윤곽을 미세하게 가공을 할 수 있으며, 필요에 따라 정도 및 종류를 조절하여 가공할 수 있는 장점이 있어 기어의 전달 오차 및 치면 하중 분 포 개선에 많이 사용되어 진다.15) Micro-geometry는 그 용도에 따라 크게 Profile 방향으로의 수정과 Lead 방향으로의 수정으로 구분된다.
1열 유성기어트레인 을 분석한 결과, Sun - Planet, Planet – Ring gear의 치형은 모두 3 μm까지 증가시킬수록 PPTE 값이 감소하였으며, 3 μm 보다 치형수정을 증가시키면 다시 PPTE 값이 증가하는 현상을 보여 주었다.
1열 유성기어트레인에서 Sun – Planet, Planet – Ring gear의 PPTE는 각각 17.6, 18.9 μm로 나타났으며, 이는 수정 후 16.2, 16.5 μm로 나타나 약 8, 12.7%씩 감소한 것을 알 수 있다.
1열 유성기어트레인을 분석한 결과, Sun - Planet, Planet – Ring의 치형은 모두 5 μm 까지 증가시킬수록 응력 값이 감소하였으며, 치형수정을 증가시키면 다시 증가하는 현상을 보여 주었다.
1) 하지만 1개의 유성기어 감속기로 얻을 수 있는 감속비는 한정적이며, 보다 높은 감속 비를 얻기 위해서는 2개 이상의 유성기어를 연결한 복합유성기어를 많이 사용한다.2) 일반적으로 트랙터의 최종구동축에 사용되는 복합유성기어 감속기는 높은 감속비와 토크로 인하여 발열에 의한 변형, 기어 치면에 마모 및 높은 응력이 발생하게 된다.3) 이로 인해 트랙터 최종구동축에 사용되는 복합유성기어 감속기에 대한 연구가 증가하고 있으며, 이는 소음, 진동과 치면 하중 분포가 기어의 성능과 수명에 큰 영향을 주기 때문이다.
7% 증가했다. 2열 유성기어트레인에서 Profile 방향의 수정은 굽힘 안전율, 접촉 안전율 각각 평균 46.9, 30.1% 증가했으며, Lead 방향의 수정은 각각 평균 68.2, 38.2% 증가했다. 기어 개선을 위해서는 일반적으로 치폭을 변경하거나 열처리를 하는 Macro-geometry를 사용하지만 치폭을 변경하는 방법은 기어트레인의 재설계를 초래하며, 열처리 방법은 재료비를 상승하게 되는 단점이 있다.
2열 유성기어트레인에서 Sun – Planet, Planet – Ring gear 의 PPTE는 각각 27.4, 29.6 μm로 나타났으며, 이는 수정 후 16.4, 15.8 μm로 나타나 약 40.1, 46.6%씩 감소하여 1열에 비해 높은 감소율을 보여 주었다.
2열 유성기어트레인을 분석한 결과, Sun - Planet, Planet – Ring gear의 치형 모두 14 μm 까지 증가시킬수록 PPTE 값이 감소하였으며, 치형수정을 증가시키면 1열 유성기어트레인과 같이 다시 증가하는 현상을 보여 주었다.
2열 유성기어트레인을 분석한 결과, Sun - Planet, Planet – Ring의 치형 모두 7 μm 까지 증가 시킬수록 응력 값이 감소하였으며, 치형수정을 증가 시키면 1열 유성기어트레인과 같이 다시 증가하는 현상을 보여주었다.
646 m를 입력하였다. 그 결과, 차축 하중 토크는 20,832 Nm, 차축 회전 속도는 11.4 rpm으로 나타났으며 감속기의 기어비를 적용하여 계산한 결과 복합유 성기어 감속기에 입력되는 토크 및 회전속도는 각각 434 Nm, 550 rpm으로 나타났다. 트랙터 로타리 작업 시 복합유성기어 감속기에 입력되는 동력(P)은 식 (5)을 이용하여 계산할 수 있다.
78로 나타났다. 그러므로 profile 방향으로 수정은 굽힘 안전 율인 경우 Sun, Planet, Ring gear가 각각 치형 수정 전보다 41, 44, 10% 증가했으며, 접촉 안전율인 경우 각각 28.6, 16.8, 4.6% 증가하여 profile 방향으로 기어의 치형을 수정하면 전달 오차를 줄이는 동시에 안전율을 향상 시킬 수 있음을 알 수 있다. 또한, lead 방향으로 수정은 굽힘 안전율인 경우 Sun, Planet, Ring gear가 각각 치형 수정 전보다 73.
32로 나타났다. 그러므로 profile 방향으로 수정은 굽힘 안전율인 경우 Sun, Planet, Ring gear가 각각 치형 수정 전보다 58, 67.2, 15.4% 증가했으며, 접촉 안전율인 경우 각각 60.9, 24.1, 5.2% 증가하였다. 또한, lead 방향으로 수정은 굽힘 안전율인 경우 Sun, Planet, Ring gear가 각 각 치형 수정 전보다 75.
기어 개선을 위해서는 일반적으로 치폭을 변경하거나 열처리를 하는 Macro-geometry를 사용하지만 치폭을 변경하는 방법은 기어트레인의 재설계를 초래하며, 열처리 방법은 재료비를 상승하게 되는 단점이 있다. 그러므로 본 연구에서 제시한 Micro-geometry 방식은 기어의 재질과 치폭은 그대로 유지하면서 기어의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 일반적으로 기계 설계 시 안전율은 사용 목적에 따라 다르게 선정하지만, 대체로 최소 안전율은 1 이상으로 한다.
8% 증가하였다. 따라서, 1열 유성기어트레인에서 Profile 방향의 수정은 굽힘 안전율, 접촉 안전율 각각 평균 31.7, 16.7% 증가했으며, Lead 방향의 수정은 굽힘 안전율, 접촉 안전율 각각 평균 59.5, 32.7% 증가했다. 2열 유성기어트레인에서 Profile 방향의 수정은 굽힘 안전율, 접촉 안전율 각각 평균 46.
따라서, 2열 유성기어트레인은 치형수정을 7 μm 까지 하는 것이 치면에 작용하는 응력이 가장 많이 줄어든 것을 알 수 있다.
2% 증가하였다. 또한, lead 방향으로 수정은 굽힘 안전율인 경우 Sun, Planet, Ring gear가 각 각 치형 수정 전보다 75.3, 98.4, 30.87% 증가했으며, 접촉 안전율인 경우 각각 66.7, 33.0, 14.8% 증가하였다. 따라서, 1열 유성기어트레인에서 Profile 방향의 수정은 굽힘 안전율, 접촉 안전율 각각 평균 31.
6% 증가하여 profile 방향으로 기어의 치형을 수정하면 전달 오차를 줄이는 동시에 안전율을 향상 시킬 수 있음을 알 수 있다. 또한, lead 방향으로 수정은 굽힘 안전율인 경우 Sun, Planet, Ring gear가 각각 치형 수정 전보다 73.3, 78.6, 26.7% 증가했으며, 접촉 안전율인 경우 각각 52.9, 29, 16.3% 증가하여 lead 방향으로 기어의 치형을 수정하면 치면 하중 분포가 고르게 됨과 동시에 안전율을 향상 시킬 수 있음을 알 수 있다.
1% 감소했다. 접촉 응력은 Sun, Planet, Ring gear의 경우 치형 수정 전에 비해 profile 방향으로 수정한 결과 각각 22.2, 14.4, 4.4% 감소했으며, lead 방향으로 수정한 결과 각각 34.6, 22.5, 14% 감소했다.
5% 감소했다. 접촉 응력은 Sun, Planet, Ring gear의 경우 치형 수정 전에 비해 profile 방향으로 수정한 결과 각각 37.9, 19.4, 5.0% 감소했으며, lead 방향으로 수 정한 결과 각각 40.0, 24.8, 12.9% 감소했다. 하지만 2열 유성기어트레인은 1열 유성기어트레인의 기어비를 통해 더 큰 부하가 발생되므로 기어가 받는 응력이 1열 유성기어트레인에 비해 가혹하다.
치형 수정 전 Sun - Planet 기어의 결과를 보면 기어치의 양쪽 끝에 집중 응력이 발생하진 않았지만 치면이 받는 응력이 기어의 한계 응력을 넘었기 때문에 치형 수정을 통해 응력을 감소시킬 필요가 있다. 치형 수정 후 결과, 치면에 발생한 최대 응력은 2,845 N/mm2에서 2,727 N/mm2으로 감소했다.
치형 수정 전 Planet - Ring gear의 결과는 1열 유성기 어트레인의 Planet - Ring gear와 유사한 경향을 보였다. 치형 수정 후 결과는 치형 수정 전과 달리 양쪽 끝에 집중 발생하고 있던 하중은 가운데로 고루 분포되었으며, 동시에 발생한 최대 응력은 1,354 N/mm2 에서 1,188 N/mm2 으로 감소했다.
이렇게 이의 양 끝에 지속해서 하중이 집중적으로 발생하게 되면 기어의 파손이 일어날 확률이 높아 치형 수정을 통해 응력을 감소시키고 기어치의 중심으로 이동할 필요가 있다. 치형 수정 후 결과는 치형 수정 전과 달리 양쪽 끝에 집중 발생하고 있던 하중은 개선되었으며, 동시에 발생한 최대 응력은 910 N/mm2 에서 810 N/mm2 으로 감소했다.
후속연구
13) 따라서, 1, 2열 유성기어트레인 모두 치형 수정 후 안전율이 1 이상으로 나타나 개선이 되었다고 판단된다. 또한, 본 연구에서는 전달 오차와 치면 하중 분포를 각각 분석하였기 때문에 최적 설계를 위해서는 전달 오차와 치면 하중 분포를 동시에 고려 하는 것이 필요할 것으로 판단된다.
13) 따라서, 1, 2열 유성기어트레인 모두 치형 수정 후 안전율이 1 이상으로 나타나 개선이 되었다고 판단된다. 또한, 본 연구에서는 전달 오차와 치면 하중 분포를 각각 분석하였기 때문에 최적 설계를 위해서는 전달 오차와 치면 하중 분포를 동시에 고려 하는 것이 필요할 것으로 판단된다.
본 연구는 시뮬레이션을 통하여 트랙터 최종구 동축 복합유성기어 감속기의 전달 오차 및 치면 하중 분포를 개선하였다. 시뮬레이션 결과, 복합유성기어 감속기의 성능 개선이 가능할 것으로 판단되나, 이를 실제 적용하기 위해서는 다이나모테스트를 통 한 검증이 필요한 동시에 선정된 치형의 가공 방법에 대한 검토가 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
감속기란 무엇인가?
감속기는 높은 기어비로 빠른 회전속도를 감속시켜주는 동력 전달 장치이다. 따라서, 감속기는 트랙터와 같이 큰 토크가 필요한 농업기계에 최종구동축으로 많이 사용되고 있다.
유성기어 감속기의 특징은 무엇인가?
특히, 유성기어는 다른 종류의 기어에 비해 부피가 작고 동력 전달 효율이 높아 소형, 경량으로 제작이 가능하여 감속기로 많이 사용되고 있다. 특히, 유성기어 감속기는 선 기어(Sun gear), 유성 기어(Planet gear), 링 기어(Ring gear)를 조 합한 하나의 기어 장치로서 입출력의 변경을 통하여 다양한 변속비를 얻을 수 있으며, 체적이 작고 다수의 유성기어를 사용하면 전달 하중을 분산 시킬 수 있는 장점이 있다. 1) 하지만 1개의 유성기어 감속기로 얻을 수 있는 감속비는 한정적이며, 보다 높은 감속 비를 얻기 위해서는 2개 이상의 유성기어를 연결한 복합유성기어를 많이 사용한다.
기어 시스템에서 발생하는 소음 및 진동을 줄이기 위한 방법은 무엇인가?
기어의 전달 오차를 줄이고, 치면 하중 분포가 균일하기 위해서는 기어의 치형을 반복적으로 수정하는 것이 필요하다. 그러나 이러한 방법은 기어 가공을 위한 오랜 시간과 많은 비용이 필요하여 최근에는 시뮬레이션을 이용한 방법이 사용되고 있다.
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