In recent years the concern of designing multi-stage gear drives increases with the more application of gear drives in high-speed and high-load. until now however research on the gear drive design has been focused on single gear pairs and the design has been depended on experiences and know-how of designers and carried out commonly by trial and error. We propose the automation of the dimensional design of gears and the configuration design for gear arrangement of two-and three-stage cylindrical gear drives. The dimensional design is divided into two types of design processes to determine the dimensions of gears. The first design process(Process I) uses the total volume of gears to determine gear ratio and uses K factor unit load and aspect ratio to determine gear dimensions. The second one(Process II) makes use of Niemann's formula and center distance to calculate gear ratio and dimensions. Process I and II employ material data from AGMA and ISO standards respectively. The configuration design determines the positions of gears to minimize the volume of gearbox by simulated annealing algorithm. Finally the availability of the design algorithm is validated by the design examples of two-and three-stage gear drives.
본 연구에서는 두 치차사이의 접촉 문제를 해석하기 위하여 마찰을 고려한 수직 하중과 접선 하중이 동시에 작용하는 경우에서의 접촉 문제를 수식화하였다. 그리고 두개의 원통의 접촉으로 가정함이 없이 실제적인 인벌루우트 곡면간의 접촉 문제를 해석하기 위하여 유한 요소법을 사용하였으며 비선형 연립 방정식으로 수식화된 된 접촉 문제를 효과적으로 풀기 위하여 최적화 기법을 이용한 산법을 제시하였다. 이때 마찰을 고려한 치차의 접촉 문제 해석에 필요한 수직 압력 분포는 이 등에 의하여 이루어진 결과를 이용하였다. 제시한 산법에 의하여 마찰을 고려한 두 치차의 접촉 문제를 해석하여 치차 손상의 중요한 원인중의 하나인 피팅(pitting) 현상을 유발하는 실제적인 조건을 고려함으로써 자동화 및 정밀화 되어가는 기계의 중요한 부품으로서 치차의 정밀 설계를 하기 위한 정확한 자료를 제시하였다.
본 연구에서는 동력전달용 인벌류우트 원통치차(스퍼어 및 헬리컬 기어)의 강 도 및 각종 영향인자를 충분히 고려하면서 크기를 최소로 하는 치차장치의 설계법을 개발하고, 이 설계법을 기본으로 하여 퍼스널 컴퓨터 상에서 누구나 손쉽게 설계에 이 용할 수 있는 설계 시스템을 개발하여 그 평가를 수행한다.
본 연구에서는 강도의 측면에서 인벌류트 원통치차의 설계 및 성능평가를 돕 기위하여 퍼스널컴퓨터 상에서 간편히 수행할 수 있는 치차의 강도평가 시스템을 개발 한다.즉, 원통치차의 굽힘강도 및 면압강도와 이들과 관련하여 기하학적인 형상, 재질, 운전상태, 신뢰성, 안전계수 등 강도에 영향을 미치는 거의 모든 인자를 일목요 연하게 평가하고 이들이 강도에 미치는 영향을 판단할 수 있는 치차의 강도평가 과정 을 하나의 시스템으로 구성함으로써 설계현장 등에서 간편히 이용할 수 있도록 하고 최종적으로 설계의 자동화를 이룰 수 있도록 한다.
자동차가 실용화된 이래 성능을 더욱 향상시키고 그 조작을 더욱 간편하게 하기 위하여 각종의 개량 개발이 거듭되고 가지가지의 신안이 이루어져서 오늘날 자동차 각부의 기구를 살펴볼 때 그 정교함에 놀라지 않을 수 없는 흥미있는 것들이 많다. 그 중의 하나로 자동변속기를 들수 있다. 자동변속기에도 여러가지의 종류가 있으나 오늘날 그 대종을 이루고 있는 것은 유체클러치 또는 토오크 컨버어터와 압력에 의해서 자동조작되는 유성치차장치의 조합으로 구성된 것이다. 그러므로 이들 자동변속기의 기능을 알기 위해서는 유성치차장치의 변속기구에 대한 이해가 필수적이나, 이에대한 상세한 설명이 나와있는 문헌이 국내외적으로 드물어서 이 분야에 관심 있는 사람들이 많은 어려움을 겪을 것으로 생각되어, 이하 이에 대한 해설을 해보려고 한다.
When designing an internal gear. the bending strength around pitch point as well as that at tooth root fillet should be considered because the bending stress around pitch point may occur as high as that at tooth root fillet. In this study, including stress state around pitch point, the bending strength (tensile side and compressive side) of internal gear tooth is investigated by the use of the finite element method(FEM) with regarding many influencing factors of cutter and gear geometries. Then, the critical sections around pitch point and at tooth root fillet are determined, and the simple formulae based on nominal stresses(bending, compressive, and shear) are derived for the calculations of actual stresses as the functions of tooth thicknesses and radii of curvatures of involute and fillet curve at those critical sections. The stresses calculated by the formulae agree well with those by the FEM. And the bending stresses around pitch point and at tooth root are easily estimated by the use of those formulae, therefore, those formulae are useful for the purpose of the design or the bending strength estimation of internal gear.
When designing a gear, designers determine basic dimensions of a gear with transmitted power considering strength, interference and so on. But, designers can not easily obtain the tooth profile generated by dimensions as well as the geometry of generating hob for cutting the tooth profile. In order to resolve these problems, an automatic design system creating not only the solid model of a gear but also that of the generating hob using the design parameters of dimensions is developed. Through the developed system, designers system, designers can improve the efficiency of design and satisfy the variable requirements of design as well. In this research, the three-dimensional solid models for spur and helical gears are generated considering the design parameters. Besides, those for generating hob regarding the design parameters of hob is created automatically. The system is developed by using Visual Basic and its three-dimensional geometric modeling module is constructed by using SolidWorks.
Recently as the application of gear drive increases in high-speed and high-loading, the concern of designing multi-stage gear drive is being risen. Until now however, the research of gear drive is focused on single-stage gear drive and the design depends on experiences and know-how of designer and is carried out by trial and error. This research automated the basic design and the configuration design for two and three-stage gear drives which consist of cylindrical gears. In basic design, design is executed with two design processes, which minimize the overall volume of gear, and whose results are compared each other. In configuration design, the positions of gears are determined to minimize the volume of gearbox using the result of basic design and simulated annealing algorithm.
The mathematical model of the gear reductioner which consists which consists of the geared rotor-bearing system containing case is developed, assuming as the lumped parameter system. Constraints for vibration suppresion as well as strength of gear teeth, and shaft and kinematic conditions in gear pairs are considered. To find the design parameters satisfing the proposed constraints, a direct search method modified by the technique of Taguchi's experimental scheduling is used. One and two stepped gear reductioners are designed so that the criticl speeds due to the gear transmission error are moved out of the operating speed range.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.