탄성유체윤활 (elastohydrodynamic lubrication : EHL)이론은 구름 베어링, 기어 및 캠기구 등과 같이 집중 하중을 받는 기계 요소에서의 윤활 현상을 설명하는 이론으로서, 윤활부분에서 금속 접촉이 발생하지 않도록 기계요소를 설계하기 위하여 필요한 최소유막두께를 결정하는 데 사용된다. 그리이스는 대표적인 윤활제로서 구름 베어링의 윤활에 있어서 중요한 위치를 점하고 있다. 현재 집중 하중을 받는 기계 요소의 윤활에는 윤활 구조의 간편화, 보수의 용이성, 먼지나 이물의 침입 방지 등에 유리한 그리이스 윤활의 사용이 확대되고 있다. 현재 전동기, 가정용 전기기기, 측정기 등에 쓰이는 구름 베어링의 경우는 거의 전량 그리이스 윤활이 사용되고 있다. 지금까지의 연구는 유동특성상의 복잡성 때문에 무한장 선접촉 등온 EHL 문제에 대한 해석이었고, 아직까지는 그리이스 윤활 TEHL 해석에 관한 연구는 발표된 바 없다. 본 연구에는 Herschel-Bulkley 모델 그리이스 EHL문제를 열탄성유체윤활해석하여 보다 정확한 접촉부의 압력분포와 유막형상을 예측하고자 한다.
A simple computational model for modeling of subsurface crack growth under cyclic contact loading is presented. In this model, it is assumed that the initial fatigue crack will initiate in the region of the maximum equivalent stress at certain depth under the contacting surface. The position and magnitude of the maximum equivalent stress are determined by using the equivalent contact model, which is based on the Hertzian contact conditions with frictional forces. The virtual crack extension method is used for simulation of the fatigue crack growth from the initial crack up to the formation of the surface pit due to contact fatigue. The relationships between the stress intensity factor and crack length are then determined for various combinations of equivalent contact radii and loadings.
마그네틱 셔터 기어는 원주상에 마주하는 영구자석 레이어간의 자기장을 고조파 모듈레이터를 통해 동기화시켜 동력을 전달하는 장치이다. 이러한 장치는 기계식 감속기에 필적할만한 토크를 발생시키기 위해 과다한 희토류 영구자석이 이용되기 때문에 본 논문에서는 영구자석간의 자기 경로를 변화시켜 영구자석의 양을 기존 마그네틱 기어 대비 50% 수준으로 감소시킨 새로운 방식의 축형 마그네틱 기어를 제안한다. 제안한 시스템의 토크 크기는 공극 자기장의 고조파 분석과 유한 요소 해석을 통해 기존 시스템과 비교된다. 모듈레이터 두께와 개방비가 전달 토크의 크기에 영향을 미치는 주요 설계변수로 고려되어 민감도 해석이 수행되며 고속측과 저속측의 영구자석 극수에 의해 결정되는 기어비에 따른 코깅의 크기가 분석된다. 기계적인 접촉없이 커플링되어 동력을 전달하는 고속측과 저속측 사이의 동적 지배 모델이 유도된다. 2관성 공진계의 동특성을 갖는 유도된 모델을 기초로 하여 선형 제어기를 설계하여 고속측의 계단 입력 위치 제어를 수행하였다.
마그네틱 기어는 기계적인 접촉 없이 회전 기계의 입력측과 출력측이 자기적으로 결합되어 동력을 전달한다. 마그네틱 기어는 내측회전자, 외측회전자, 폴피스로 구성되어 있으며, 동력전달 시 두 회전체와 폴피스 사이의 자기저항 차이로 토크리플이 발생하게 된다. 이러한 토크리플은 회전기계의 소음과 진동의 원인이 되기 때문에 최소화하는 방안이 필요하다. 본 논문에서는 토크리플 저감 방안으로 폴피스의 각진 모서리를 깎아 필렛을 적용한 형상을 제안하였다. 2D 유한요소해석법을 활용하여 필렛 파라미터 변화에 따른 마그네틱 기어의 토크리플을 비교 및 분석하고 토크리플이 우수한 폴피스 형상을 모색하였다.
이 논문의 목적은 자동차 클러치, 수동변속기와 타이어 시스템의 마찰에 관련된 화재에 대한 고장사례를 분석하고 연구하는 것이다. 첫 번째 사례는 반복적으로 클러칭하면서 자동차의 클러치 디스크가 플라이 휠의 접촉면과 접촉하면서 열에 의해 과열되어 이 열이 수동변속기의 외부로 흘러 고착된 오일 찌꺼기에 옮겨 붙어 화재가 발생된 것으로 확인되었다. 두 번째, 사례로 변속 장치는 기어와 기어의 접촉에 의해 동력을 전달한다. 변속기 오일이 변속기 케이스의 균열로 인해 오일 부족 현상이 일어나 변속기 케이스 상단의 퇴적물에 의해 화재가 발생된 것을 확인하였다. 세번째 사례는 건조한 구덩이에서 빠져나오려고 반복적으로 가속페달을 작동시키면서 타이어와 도로의 마찰이 반복되면서 내부의 축적된 열에 의해서 화재가 발생된 것으로 확인되었다. 따라서, 운전자는 운전 중 마찰부에 화재가 발생하지 않도록 세심하게 관리하여야 한다.
Dynamic as well as static and geometric design parameters such as inertia, tooth profile, backlash and clearance can be directly considered via multi-body dynamic analysis along with contact analysis. However, it is time consuming to use finite elements for the consideration of the tooth flexibility in the multi-body dynamic analysis of gears. A computationally efficient procedure, so called, Gear Stiffness Module, is suggested to resolve this calculation time issue. The characteristics of gear tooth compliance are discussed and rotational stiffness element concept for the Gear Stiffness Module is presented. Transmission error analyses for a spur gear system are carried out to validate the reliability and efficiency of the module. Compared with the finite element model, the Gear Stiffness Module yields considerably similar results and takes only 3% of calculation time.
This paper describes a computer aided design system for spur and helical gears. To establish the appropriate program, an integrate approach based on a rule-base system was adopted. This system is implemented on the personal computer and its environment is a commercial CAD package called AutoCAD. This system includes a main program and five sub-modules such as data input module, tooth profile drawing module, strength calculation module, and drawing edit module. In the main program, all the sub-modules are loaded and the type of gear and tooth profile are selected. In the data input module, the variables which are necessary to the design of gear are selected from the database. In the drawing module, from the calculated results, the required gear tooth is produced on the screen. The developed system that aids gear designer provides powerful capabilities for gear design.
본 논문은 선박의 축계마력 측정방법 및 측정시스템의 개발방법에 대해 논의한다. 엔진 축계에서의 정확한 출력은 선박의 사용목적, 관련추진축계의 제작 및 설치비용 등과 밀접한 관련을 맺고 있다. 본 연구에서는 동력 전달측과 부하측사이의 축상에 두 개의 기어휠을 설치하고 각각의 기어휠에 비접촉식 검출기를 부착하여 위상을 계측한다. 동력이 가해질 경우 두 지점에서는 비틀림 각에 의한 위상차가 발생하게 되고, 발생된 위상차를 전압신호로 검출하여 축에서의 마력을 계산하게 된다.
This paper is the study on stress analysis for tooth modification of high speed gear using a finite element method. Gear drives constitute very important mechanisms in transmitting mechanical power processes compromising several cost effective and engineering advantages. The load transmission occurred by the contacting surfaces arises variable elastic deformations which are being evaluated through finite element analysis. The automatic gear design program is developed to model gear shape precisely. This gear design system developed was used by pre-processor of FEM packages. The distribution of stresses at contacting surfaces was examined when gear tooth contacts. And this paper proposes method for the tooth modification after carrying out stress analysis using a finite element method.
Permanent magnetic gears are magneto-mechanical devices that are widely used to replace the ordinary mechanical gear and to transmit torque without the mechanical contact. This study investigates the characteristics of touch free permanent magnetic gear according to the employing systems. The effect of the magnetic torque is analyzed by using 3 dimensional Finite Element Method (FEM). To estimate the transmission torque of FEM model, the numerical results are compared with the experimental results. The influences of geometry size, magnet number on transmission torque are obtained. As results of this paper, it is confirmed that the transmission torque behavior is associated with the configuration of the magnet numbers and the air gap between the two permanent magnetic gears.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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