A V belt pulley is widely used in automotive industry. More than tow pulleys in one automobile are used, such items as crankshaft, water pump, air-con compressor and power steering pump. Although the shape and usage of pulleys are very simple, the design evaluation of a pulley design is difficult because the load conditions and the installation environment are complicated. So, we formulated the design evaluation for the V belt pulley by using CAE system, which enables to develop a design automation system. By using this system, an engineer can evaluate a pulley design easily without any painstaking effort, such as consideration of the complicated loads and CAE activities. Also the system helps to accumulate the design experience of a company, which guides the optimum design based on experience.
In this study, product design and prototype manufacturing of a plastic water-pump pulley has been tried. The designed model is supposed to be made of 33 % glass reinforced resin of which the tensile strength is 180 MPa, and has 24 ribs on each side to increase its structural strength. Structural analysis under a static load of 300 kgf acting on both edges of the belt has been carried out using a commercial finite element code, MARC. The analysis result showed the maximum effective stress near a rib of designed model would be at most 35 MPa (less than 20% of the tensile strength), therefore, the plastic product would be sufficiently safe under that loading condition. On the basis of the structural analysis, a prototype of the designed model has been manufactured by using the fused deposition modelling (FDM) method which is one of the rapid prototyping (RP) methods, using ABS resin and support materials. The CAD data exported to the RP system in STL format was prepared by a commercial solid modeling software, SolidWorks. It has been proved that the plastic pulley can successfully replace the existing flow-formed steel product.
본 연구에서는 부피는 기존 1단 감속기와 동일한 수준을 유지하면서 2단의 감속비를 갖는 소형감속기에 대한 개발을 위하여 새로운 형태의 편심캠을 이용한 감속기의 연구를 진행하였다. 따라서 자동차에 적용되는 무단변속기의 개념을 이용하여 2단 감속기를 설계하였다. 캠은 감속풀리와 가속풀리에 각각 연결되어있는 V-벨트를 압착하여 미끄러짐을 최소화하기 위하여 텐셔너 역할을 할 수 있도록 $180^{\circ}$의 위상차를 두고 편심형태를 가지는 구조로 설계하였다. 또한 캠의 직경을 35mm로 하고, 외경의 폭을 18mm로 하여 v-벨트의 외측부분과 캠이 완벽하게 접촉할 수 있는 구조로 설계하였다. 감속을 위한 저속 풀리는 입력축에 지름 50.8mm의 풀리를 설치하고, 출력축에 지름76.2mm의 풀리를 설치하였다. 가속을 위한 고속 풀리에는 입력축에 지름 76.2mm의 풀리를 설치하고, 출력축에 지름 50.8mm의 풀리를 설치하였다. 설계된 내용을 토대로 변속기의 동력전달효율실험과 발열특성에 대한 실험을 진행하여 타당성을 검증하였다. 또한 타당성 검증을 통하여 감속기의 적합성을 증명하였다.
타이밍벨트는 동력전달 요소로서 V벨트와 기어의 장점을 살린 톱니붙이 전동 벨트로서 미끄러지지 않고 소음도 적어 기구에서 회전축이나 직선 운동에서 동력을 전달할 때 동력 전달 장치로 사용되고 있다. 기어처럼 등간격의 홈을 가진 벨트 풀리와 홈에 정확히 맞물리도록 동일한 간격의 홈을 가진 타이밍 벨트를 통해 회전을 정확하게 전달할 수가 있다. 특히 출력축에 타이밍벨트가 사용된 메커니즘에서 타이밍벨트의 강성을 포함한 동적 특성이 시스템 전달 특성을 결정하게 되므로 그 중요성이 커진다. 본 논문에서는 제한된 범위의 움직임을 갖는 타이밍 벨트에 적용하여 강성을 증가시킬 수 있는 강성 강화 벨트를 제안하였다. 강성 강화 벨트의 동특성을 연구하기 위하여 강성 강화 벨트에 대한 운동방정식을 수립하고, 강성 강화 벨트에 대한 시뮬레이션 모델을 만들어 분석을 수행하였다. 운동 방정식과 시뮬레이션 모델의 분석 결과를 확인하기 위하여 강성 강화 벨트를 사용한 1축 회전 실험 장치를 제작하고 실험을 수행하였다. 운동 방정식, 시뮬레이션 모델, 실험을 통하여 제안한 강성 강화 벨트를 적용하면 타이밍벨트의 강성과 동특성을 개선할 수 있음을 확인하였다.
Some trials to simulate the spinning process by which V-belt pulley is usually being manufactured are done in this study. 2D finite element analysis (FEA) for the whole process to produce a mono-typed pulley including preforming, 1st spinning, axial compression and 2nd spinning processes is carried out using the commercial code $DEFORM2D^{TM}$. The sectional shape after each process is compared with that of real product. The deformed shape obtained from the FEA, on the whole, coincides with the experimental result well, but the thickness around the bottom of the V-groove is somewhat different each other.
In this paper, the control strategy of ratio changing system for a metal belt CVT adopting primary pressure regulation is developed, and the shirting performance of pressure regulating type CVT with the suggested control strategy is investigated. The control strategy suggested in this study is composed of 2 feedback loop, one is speed ratio feedback and the other is primary pressure feedback. The pressure feedback is adopted to ensure prohibiting a belt slip during transient period in a fast downshift mode. Simulation results show that the system with suggested control strategy gives appropriate response time and tracking Performance for upshift and also gives a proper primary pressure which can prohibit the belt slip. In addition, it is fecund that the given system has an acceptable servo property in tracking the target speed ratio and robustness for the disturbance of line pressure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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