• Title/Summary/Keyword: 기어해석

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상계법에 의한 베벨기어 단조 공정 해석

  • 최창혁;김용조
    • Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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    • 2003.10a
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    • pp.67-67
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    • 2003
  • 자동차, 항공기, 산업기계, 운반기계, 철도차량, 공작기계 등 거의 모든 산업부문에서 사용되는 베벨기어의 냉간단조 공정 및 금형 설계를 위한 해석을 수행하였다. 소성가공에 의해 생산된 베벨기어는 기계적 성질이 우수하여 동력 전달장치의 수명연장 및 신뢰성, 소형화 등을 달성할 수 있으며 생산 원가 절감의 효과가 크기 때문에 냉간 단조의 공정설계는 매우 중요하다. 베벨기어의 단조에 대한 상계해석 결과는 금형 설계 시 프레스에 필요한 단조하중을 예측할 수 있으므로 프레스의 최적성형과 안전한 금형 설계를 도모할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 베벨기어의 냉간 단조시의 내부 동적 가용속도 장을 제시하였고 단조하중, 금속유동 등을 계산하였다. 또한 강소성 유한요소해석을 동시에 수행하여 제시한 동적 가용속도장의 적절성을 비교 검토하였다. 본 연구의 결과는 베벨기어의 적절한 냉간 단조 성형공정 및 공정설계를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

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Fault Diagnosis in Gear Using Adaptive Signal Processing and Time-Frequency Analysis (능동 신호 처리 및 시간 주파수 해석을 이용한 기어의 이상 진단)

  • 이상권
    • Journal of KSNVE
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    • v.8 no.4
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    • pp.749-756
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    • 1998
  • 기어에서 충격성 진동 및 소음은 치차의 이상과 연관이 있다. 따라서 충격 진동 및 소리는 기어의 이상 진단에 사용되어 질 수 있다. 또한 이들 충격파를 조기에 정확하게 탐지하여 기어의 이상을 진단하면 완전 파손을 방지할 수 있다. 그러나 주변 소음 및 노이즈 신호 때문에 객관적이 충격파의 탐지가 어렵기 때문에, 본 논문은 이러한 숨겨진 충격 신호를 능동 신호 처리 기법을 이용하여 조기에 찾아내고 이것을 시간-주파수 영역에서 해석하였다.

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Optimum Shape Design of Gearbox Housing for 5MW Wind Turbines (5MW급 풍력발전기용 기어박스 하우징의 형상 최적설계)

  • Jeong, Ki-Yong;Lee, Dae-Yeon;Choi, Eun-Ho;Cho, Jin-Rea;Lim, O-Kaung
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.25 no.3
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    • pp.237-243
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    • 2012
  • The thickness optimization of the gearbox housing for 5MW wind turbine is carried out with the help of the efficient structure analysis model and the approximation model of objective function. Wind turbine gearbox is a complex structural system composed of a number of gear trains, shafts, bearing and gearbox housing, requiring a tremendous number of elements for the structural analysis and design. In this paper, an effective analysis and design model considering the tooth stiffness of helical gears is proposed. It enables to significantly reduce the total element number and the analysis time. Through the numerical optimization of housing thickness making use of the effective gearbox model and the approximate model of objective function, the total weight of the gearbox housing is minimized. It has been observed from the numerical experiment that the approximation model is reliable and the optimization result is acceptable and verified analysis.

Analysis of the Transmission Error of Spur Gears Depending on the Finite Element Analysis Condition (스퍼 기어의 유한요소해석 조건에 따른 전달 오차 경향성 분석)

  • Jaeseung Kim;Jonghyeon Sohn;Min-Geun Kim;Geunho Lee;Suchul Kim
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.36 no.2
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    • pp.121-130
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    • 2023
  • Finite element analysis is widely used to predict the structural stability and tooth contact performance of gears. This study focused on the effect of finite element modeling conditions of a spur gear on the simulation result and the model simplification. The gear body and teeth, teeth width, configuration of mesh, frictional coefficient, and simulation time interval (gear mesh cycle division) were selected for model simplification for gear analysis. The static transmission error during a single-gear mesh cycle was calculated to represent the performance of the gear, and the elapsed time was measured as a simplification factor. Contact stress distribution was also checked. The differences in maximum transmission error and elapsed time depending on the model simplification methods were analyzed. After all simplification methods were estimated, an optimal combination of the methods was defined, and the result was compared with that of the most detailed modeling methods.

A Study on the Helical Gear Forming by Cold Extrusion (냉간 압출에 의한 헬리컬 기어의 제조에 관한 연구)

  • 최재찬;조해용;권혁홍;한진철
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.15 no.1
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    • pp.127-138
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    • 1991
  • A gear forming method by cold extrusion and an analytical method with its numerical solution program based on the upper bound method were developed. In the analysis the involute curve was as a shape of die and the upper bound method was used to calculate energy dissipation rate. By this method the power requirement and optimum conditions necessary for extruding helical(spur) gear were successfully calculated. These numerical solutions are in good agreement with experimental data. In the experiment, 4-6 class helical gear of KS standard for automobile transmission was successfully manufactured.

냉간단조에 의한 헬리컬기어의 새로운 성형방법과 이의 상계해석에 관하여

  • Choe, Jae-Chan;Jo, Hae-Yong;Gwon, Hyeok-Hong
    • Transactions of Materials Processing
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    • v.1 no.2
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    • pp.40-51
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    • 1992
  • 냉간단조에 의한 새로운 헬리컬기어 성형공정이 제시되었다. 원형봉재로 부터 헬리컬기어를 압출함에 있어서 압출압력을 계산하기 위하여 상계정리를 적용하여 수치계산하고, 수치해석 결과와 압출하려는 기어의 금형을 설계 제작하여 실험한 결과를 비교 검토하고자 한다. 이론해석상 다이형상으로 인벌류트곡선을 사용한 이론해는 실험결과와 잘 일치하였다. 그리고, 다이의 형상을 평기어부와 헬리컬기어부의 이중구조로 된 신공정이 헬리컬기어부로만 된 사만타공정과 비교해서 금형강도를 향상시킴으로써 다이수명은 증가되었고, 자동차 변속기용으로 헬리컬기어는 KS 기어급수 4~5 급의 정밀도에 해당하는 기어를 가공했다. 이는 사만타공정의 정밀도 보다 향상된 결과를 얻었다.

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Dynamic Response Analysis of 2.5MW Wind Turbine Gearbox with Flexible Pins (유연핀을 적용한 2.5MW급 풍력발전기용 기어박스의 동응답 해석)

  • Cho, Jin-Rae;Jeong, Ki-Yong
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.29 no.1
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    • pp.37-44
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    • 2016
  • This study is concerned with the numerical investigation of dynamic characteristics of 2.5MW-class wind turbine gearbox in which the misalignment improvement of plenary gear shafts by the flexible pins and the dynamic impact response are analyzed by the finite element method. The tooth contact between gears is modelled using the line element having the equivalent tooth stiffness and the contact ratio to accurately and effectively reflect the load transmission in the internal complex gear system. The equivalent tooth stiffness is calculated by utilizing the tooth deformation analysis and the impulse torque is applied to the input shaft for the dynamics response characteristic analysis. Through the numerical experiments, the equivalent tooth stiffness model was validated and the misalignment improvement of planetary gear shafts was confirmed from the comparison with the cases of fixed shafts at one and both ends.

Transfer Torque and Power Density Characteristic Analysis according to Combination of Rotor Poles for Magnetic Gear (마그네틱 기어의 회전자 극수조합에 따른 전달토크 및 출력밀도 특성분석)

  • Park, Gyu-Sang;Jung, Sang-Yong;Kim, Yong-Jae
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • 2015.07a
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    • pp.760-761
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    • 2015
  • 기어는 회전 기계 사이의 동력 전달을 위한 장치이며 현재 산업 전반의 통상적인 기어는 기계적 기어가 주류로서 형성되어 있다. 하지만 기계적 기어는 맞물린 톱니바퀴의 물리적 접촉에 의해 접촉 경계면의 마모 및 파손, 소음과 진동의 문제가 있으며 유지보수 비용 또한 크다. 따라서 최근 물리적 접촉이 없어 기계적 기어의 많은 문제를 해결할 수 있는 마그네틱 기어 (Magnetic Gear)에 대한 관심이 높아지고 있다. 마그네틱 기어는 영구자석에서 생성된 자계를 이용하여 비접촉 동력전달이 가능하며, 마찰손실 제거, 유지보수의 용이성, 매우 적은 소음 및 진동 등의 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 마그네틱 기어의 토크전달 방법과 형상변화에 따른 전달토크 특성을 2-D 유한요소해석법을 이용하여 해석하고 분석하고자 한다.

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A study on the design of cycloidal pitch reducer for the 2MW-class wind turbine (2MW급 풍력발전기 사이클로이드 피치감속기 설계에 대한 연구)

  • Min, Young-Sil;Lee, Hyoung-Woo
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • v.39 no.9
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    • pp.895-902
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    • 2015
  • In this paper, finite element analysis of a cycloidal pitch reducer for a 2 MW-class wind turbine is reviewed. The system is composed of one cycloid set, one spur gear set, an input shaft, an output shaft, and a housing. The system was also evaluated for stability by analyzing spur gear strength according to ISO 6336. An analysis of the natural vibration characteristics of the 2 MW-class wind turbine cycloid pitch reducer was performed with attention to critical speed with input mass unbalance, output mass unbalance, spur gear transmission error, cycloid gear transmission error, and excitation frequency.

Comparison and Torque Analysis for Magnetic Gear with Parallel/Halbach Magnetized PMs according to Design Parameters (평행방향/할박 자화 영구자석을 갖는 마그네틱 기어의 설계변수에 따른 토크특성 해석 및 비교)

  • Hong, Sang-A;Choi, Jang-Young
    • Journal of the Korean Magnetics Society
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    • v.24 no.5
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    • pp.152-159
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    • 2014
  • Magnetic gear can transmit torque without any mechanical contact among rotational parts in rotating mechanical systems. Especially, magnetic gear using rare-earth PMs can be used in variety of industry application because of their great power efficiency. Thus, recent trend shows that magnetic gear can be replaced with common mechanical gear. This paper deals with comparison and torque analysis for magnetic gears with parallel and Halbach magnetization according to various design parameters. Using a two dimensional (2D) finite element (FE) analysis, suitable gear ratio is selected. We performed analysis for magnetically connected inner and outer torque with respect to various design parameters including thickness of inner and outer PM, steel pole angle, segments of Halbach array and magnetization pattern of inner and outer PMs. Finally, we can obtain improved design model having parallel and Halbach magnetization with larger torque, compared with an initial design model.