진동신호를 이용한 기어 품질 검사

국문 초록 (Abstract)

변속기용 기어의 품질 검사는 도면에 나와 있는 치수에 따라 가공치수 품질을 확인하거나 마스터 기어와의 치합 후 소음과 진동을 확인하여 불량을 확인하는 방법이 주로 사용되어 왔다. 하지만 이러한 방법은 실제 양품끼리의 조립 시 각각의 기어와의 조합에 의해 소음과 진동이 발생하기도 한다.
본 논문에서는 마스터 기어를 제작하여 각 불량 및 양품 기어와 치합 회전시켜서 각각의 노이즈 패턴을 측정 하여 불량유형을 파악한다. 그리고 조합할 기어끼리 치합 회전을 시켜 가속도 센서를 통해서 두 기어의 노이즈 패턴을 얻어낸다. 가속도 센서를 통하여 측정된 주파수를 축분리 알고리듬을 이용하여 각각의 주파수 유형으로 분리한 후 마스터 기어와 치합해서 측정된 각 불량 유형과 비교하여 불량을 가려내는 연구이다. 이 연구는 조립 전 두 기어를 치합회전하여 검사하는 방식이므로 기존 치수 개념의 불량 검사보다 좀 더 정확하고 작업속도가 빠르다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구 배경 1
• 1.2 연구 목적 3
• 1.3 연구 내용 3
• 제 2 장 이 론 5
• 2.1 기어의 치형 5
• 2.2 인벌류트 곡선 7
• 2.3 기어 각부의 명칭 8
• 2.4 기어의 백래시(Back lash) 11
• 2.4.1 각종 백래시 설명 11
• 2.4.2 각종 기어의 백래시 환산식 13
• 2.5 기어 소음 14
• 2.6 기어불량 유형 15
• 2.6.1 피치불량(이홈 흔들림 불량) 15
• 2.6.2 리드불량(잇줄 방향 오차) 17
• 2.6.3 치형(profile)불량 18
• 2.6.4 Nick불량(찍힘 불량) 19
• 2.6.5 Runout(치홈 흔들림) 20
• 2.6.6 양 치면 전체물림오차 21
• 2.7 기어의 조립 정밀도 21
• 2.7.1 중심거리 정밀도 21
• 2.7.2 축의 평행도 22
• 2.7.3 기어의 이접촉 24
• 2.8 FFT(Fast Fourier Transform) 분석 26
• 2.9 Crest factor 분석 27
• 2.10 축분리 알고리듬 27
• 제 3 장 실 험 30
• 3.1 진동측정장비 30
• 3.2 측정 방법 31
• 3.3 테스트 시편 34
• 3.3.1 전체 시편 34
• 3.3.2 마스터 기어 제작 34
• 3.3.3 기어 테스트 샘플 39
• 3.3.4 운전 조건 40
• 3.3.5 기어측정 41
• 제 4 장 실험결과 및 고찰 42
• 4.1 기어 측정 결과 42
• 4.2 치합검사 45
• 4.2.1 마스터 기어 vs. 마스터 기어 치합 45
• 4.2.2 마스터 기어 vs. 양품 기어 치합 47
• 4.2.3 마스터 기어 vs. 치형불량 기어 치합 49
• 4.2.4 마스터 기어 vs. Bias불량 기어 치합 51
• 4.2.5 마스터 기어 vs. 조립불량 기어 치합 53
• 4.2.6 마스터 기어 vs. Nick불량 기어 치합 55
• 4.2.7 마스터 기어 vs. Runout불량 기어 치합 57
• 4.3 불량 유형별 정리 59
• 4.4 축분리 알고리듬에 의한 결과 60
• 제 5 장 결 론 61
• 참고문헌 62
• Abstract 63