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문제 정의
- 변속부품의 외부 노출에 따른 이물질 및 충격에 따른 급격한 내구성 문제를 미연에 방지하고 변속부품의 일정한 윤활상태를 유지시키기 위한 최적의 방법으로 내장형 변속기 장착이 늘고 있으며 사용자 입장에서 체인의 벗겨짐 등 간편한 유지관리를 할 수 있는 구동 시스템이 요구되고 있으며 최상의 주행성능을 발휘하기 위해서 폭넓은 변속비 및 빠른 응답성을 갖는 내장형 변속기를 개발하는 것이 목표이다.
- 본 연구에서는 변속기 내장형 기어허브의 구조 특성을 평가하기 위해서 중심 기어와 측기어의 재질과 중심간 거리에 따른 응력해석을 통해 적합한 재질 및 기어의 위치를 결정하는데 그 목적이 있다. 해석의 효율성을 위해 1/4 모델에 대한 응력해석을 수행하였다.
- 본 연구에서는 자전거용 무단변속기를 개발하기 위해서 제품설계에 대한 검증과 최적설계를 하기 위한 변수들에 대해서 분석을 하였다. 해석의 효율성을 위해서 부분모델에 대한 해석을 수행하였는데 부분모델의 검증을 위해 전체모델에서 대해 해석 수행이 필요하다.
가설 설정
- 경계조건과 하중조건으로는 중심기어를 고정하고 측기어의 회전에 대한 자유도를 부여하였고, 하중조건은 일반적인 자전거 자료를 참조하여 페달에 35,000Nmm의 토크가 적용됨을 고려하였다. 측기어가 4개임을 고려하여 측기어의 중심축에 8,750Nmm의 토크를 적용하였으며, 접촉조건은 현실성을 가장 잘 반영하는 면접촉 조건으로 고려하였고 접촉면에 대한 마찰계수는 윤활 등을 고려하여 0.1로 가정하였다.
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