초록 ▼

현재 과수농가에 보급되어 사용되어지고 있는 경운기나 관리기는 사용상 불편함과 저능률 및 사고의 위험성이 높아서 안전 사고 방지를 위한 방호장치 구비, 사용이 편리한 승용화 및 주행 중 변속이 가능한 변속기능의 탑재와 더불어 전정전지, 양수, 방제, 살포, 로타리, 예초, 분무 및 잔가지 파쇄기능 등 다양한 작업을 수행 할 수 있는 P.T.O가 탑재된 다기능 작업차가 대안으로 제시되고 있다. 본 연구는 이러한 다기능 작업차 개발의 일환으로『농업용 다기능 작업차에 적합한 P.T.O 축 설계 및 밋션 개발』을 수행하고자 한다.
1차

현재 과수농가에 보급되어 사용되어지고 있는 경운기나 관리기는 사용상 불편함과 저능률 및 사고의 위험성이 높아서 안전 사고 방지를 위한 방호장치 구비, 사용이 편리한 승용화 및 주행 중 변속이 가능한 변속기능의 탑재와 더불어 전정전지, 양수, 방제, 살포, 로타리, 예초, 분무 및 잔가지 파쇄기능 등 다양한 작업을 수행 할 수 있는 P.T.O가 탑재된 다기능 작업차가 대안으로 제시되고 있다. 본 연구는 이러한 다기능 작업차 개발의 일환으로『농업용 다기능 작업차에 적합한 P.T.O 축 설계 및 밋션 개발』을 수행하고자 한다.
1차년도에는 갈수록 대형화되고 있는 농가의 현실에 대응하기 위하여 적재용량 500∼1000kg, 안전성 확보를 위한 승용화, 정지 상태에서 변속이 가능하며 가파른 경사지, 습지 및 부정지등 악조건 하에서 주행성 보장을 위한 동기물림식 4륜 구동 트랜스 밋션 개발을 목표로 한다. 이를 위하여 트랜스 밋션의 설계 제품에 대한 강도분석, MDT를 위용 3D 모델링 및 도면화 작업을 수행하여 시제작 하고자 하였다.
◆ 다기능 작업차에 적용할 트랜스 밋션 최적 설계를 위한 자료 조사
▷ 선진국의 다기능 작업차 관련 자료 조사
▷ 동기물림식 트랜스 미션 관련 자료 조사
◆ 밋션 변속비 결정
▷ 다기능 작업차의 주행속도 및 구동력 검토
▷ 다기능 작업차의 동력전달과정 파악
▷ 각 단별 변속비 설정
◆ 기어개발 수행
▷ 기어 설계를 위한 이론적인 검토
▷ 유한요소법을 이용한 기어강도 해석
▷ 기어 상세 설계
▷ MDT을 이용한 3D 모델링 및 도면화 작업 수행
◆ 트랜스 밋션 시제작
▷ 기어, 축 및 케이스 가공
▷ 트랜스 밋션 조립
2차년도에서 개발하고자 하는 다기능 동력 취출장치는 각종 작업 (분무작업, 퇴비살포작업, 로타리작업, 예취작업, 잔가지 파쇄작업등)에 필요한 최적의 설계 및 조건선정(요구되는 작업의 종류에 따른 적정 회전수 및 토크) 하고자 하였다. 이러한 여러가지 작업을 수행할 수 있도록 가변 RPM 및 토크의 출력이 가능한 P.T.O 개발이 성공적으로 이루어진다면 과수에어전정전지, 농기계에어정비, 양수, 방제, 살포, 로타리, 예초, 분무, 잔가지 파쇄등 다양한 작업에 활용 가능하리라 생각된다. 이러한 연구를 성공적으로 수행하기 위하여 아래와 같은 항목의 연구방법 및 내용을 가지고 추진하였다.
◆ 다기능 작업을 위한 동력 취출장치의 최적 설계를 위한 자료 조사
▷ 선진국에서 사용되고 있는 P.T.O 관련 자료 조사
▷ 다양한 작업 구분에 따른 소요회전수 및 토크 조사 및 분석
◆ 다기능 작업기의 P.T.O의 최적설계 조건 조사
▷ 다양한 작업에 필요한 소요회전수, 토크 조사 및 분석을 통하여 최적의 설계조건 파악
◆ P.T.O의 동력학적 모델링
▷ 기초설계 및 3D 모델링
▷ 트랜스 밋션과 매칭관계 분석 및 동력전달 부분 기초설계
◆ P.T.O 구성 부품의 응력해석
▷ 솔리드 모델링 기반의 FEM 해석
▷ FEM 해석을 통하여 안전율 적용 및 강도설계
◆ 해석 결과에 따른 최적 설계조건 정량화
▷ 가공의 편의성 및 제품단가를 낮추기 위한 최적설계
◆ P.T.O 가공 및 제품 양산시 문제점 분석 및 제작
◆ 다기능 작업차에 트랜스 밋션 및 P.T.O 장착 후 성능시험
▷ 농가에서 필요로 하는 작업을 기존 제품과 성능 비교분석
따라서 최종적으로 개발된 다기능 작업차용 트랜스 밋션과 P.T.O를 적용한 시제품을 제작하여 성능시험을 수행하고, 연구개발 결과의 문제점을 분석 및 개선하였으며 향후 양산 체제에서 발생할 수 있는 문제점들을 파악하고 대비하였다.

Abstract ▼

Now, power tillers and cultivators which are spread among fruit tree households have uncomfortable usage, low application, and high risk in accident. And then, the development of Multi-faculty Work Vehicle is needed as alternative plan for these problems. Especially, easy usage and ability of changi

Now, power tillers and cultivators which are spread among fruit tree households have uncomfortable usage, low application, and high risk in accident. And then, the development of Multi-faculty Work Vehicle is needed as alternative plan for these problems. Especially, easy usage and ability of changing gear in driving and the development P.T.O for various works like pruning, water lift, pest control, application, mowing and so on are needed. In this research, we will develop transmission with design on P.T.O Axle for agricultural work vehicle including multi-faculty.
In the first year of R&D period, we aim to develop 4 wheel driving transmission of synchronous contact type for the actual condition of fruit tree households which is required to be large sized agricultural machinery. And then, we would perform as follows that are composed of load capacity from 500kg to 1,000kg, safety securing for passengers, and drive securing under bad conditions of the topography - slope and swampy land and the rest. For this purpose, we will make a prototype vehicle through strength analysis about transmission design, 3D modeling by MDT, and draw work.
◆ Search references for optimal design on the transmission of multi-faculty work vehicle
▷ Search references for multi-faculty work vehicle of advanced nations
▷ Search references for transmission of synchronous contact type
◆ Decide on transmission gear ratio
▷ Examine for travel velocity and driving force on multi-faculty work vehicle
▷ Analyze for process of power transmission on multi-faculty work vehicle
▷ Decide on transmission gear ratio in each speed gear
◆ Decide on transmission gear ratio
▷ Theoretical examination for gear design
▷ Analyze for strength of gear by FEM
▷ Detail design of gear
▷ 3D modeling by MDT and draw work
◆ Produce of prototype transmission
▷ Process on gear and axis and case
▷ Assemble into transmission In the second year of R&D period, we will select optimal design conditions (Optimal RPM and torque according to some works) on the power transmission with multi-faculity for various works - spraying, manure spreading, mowing, brush wood chopping. If development of P.T.O which is contained variable RPM and torque is successful, follow works can be possible. Air pruning, air maintenance, water lift, pest control, application, mowing, spraying ,and brush wood chopping are adopted by this developed P.T.O. Methods and contents for research are followed.
◆ Search references for optimal design on the transmission of multi-faculty work vehicle
▷ Search references for multi-faculty work vehicle of advanced nations
▷ Analyze for required RPM and required torque according to various works
◆ Search conditions for optimal design on P.T.O of multi-faculty work vehicle
▷ Analyze for required RPM and required torque according to various works
▷ Analyze condition for optimal design
◆ Dynamic modeling for P.T.O
▷ Basic design and 3D modeling
▷ Basic design on the part of power transmission
▷ Analyze for transfer function with power transmission
◆ Stress analyze on the part of P.T.O
▷ FEM analyze based on solid modeling
▷ apply for safety rates and strength design through FEM
◆ Quantification of optimal design condition by analysis results
▷ Optimal design for reducing cost and process convenience
◆ P.T.O process and analyze of trouble in process and process
◆ Performance test of multi-faculty work vehicle set up transmission and P.T.O
▷ Comparison with previous products and Analyze for performanceTherefore, we would achieve performance-test through the prototype of multi-faculity work vehicle and improve on troubles by the analysis in results of R&D. Also, we provided against problems in mass production at hereafter.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 요약문...3
• SUMMARY...8
• CONTENTS...14
• 목차...16
• 제1장 연구개발과제의 개요...18
• 1.1절 연구개발의 필요성...18
• 1.2절 연구개발 목표 및 범위...22
• 제2장 국내외 기술개발 현황...25
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...28
• 3.1절 연구방법...28
• 1. 다기능 작업차의 밋션개발방법...29
• 가. 밋션 변속비 결정방법...29
• 나. 기어개발 이론 및 절차...29
• 다. 기어강도해석...46
• 2. 다기능 작업차의 P.T.O축 개발방법...49
• 가. P.T.O축 부하특성...51
• 나. P.T.O축 설계이론 및 절차...52
• 3.2절 연구내용...54
• 1. 다기능 작업차의 밋션설계...54
• 가. 밋션 변속비 설정내용...54
• 나. 기어설계 기초 및 형상자료...59
• 다. 기어설계내용...61
• 라. 기어강도해석...62
• 마. 기어설계 도면...65
• 2. 다기능 작업차의 P.T.O축 설계내용...89
• 가. P.T.O축 설계내용...89
• 나. P.T.O축 강도해석...90
• 다. P.T.O축 설계 개략도...93
• 3.3절 연구결과...97
• 1. 다기능 작업차의 밋션 개발결과...98
• 2. P.T.O축 개발결과...104
• 3. 다기능 작업차 시제작...106
• 4. 실차 성능평가시험...113
• 제4장 목표달성도 및 관련분야 기여도...118
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...121
• 제6장 연구개발과정에서의 수집한 해외과학기술정보...122
• 제7장 참고문헌...123