마찰을 고려한 롤러 랙-피니언의 굽힘강도설계 = Bending Strength Design of Roller Rack-Pinion Under Friction

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 기존 랙-피니언의 인벌류트 직선 치형 랙을 원형 치형으로 대체한 롤러 랙-피니언(RRP: roller rack and pinion)의 기어 치면 상의 탄성유체윤활 기반 마찰계수를 고려하여 RRP 피니언의 굽힘강도설계를 수행하였다. 이를 위해 먼저 설계제원, 운전조건, 치면의 표면조도 및 기어오일점도에 대한 다양한 조건에서 마찰계수의 변화를 검토하였다. 이후, 마찰을 고려한 접촉력을 수치해석적으로 결정하고, 이를 기반으로 다양한 조건 하의 이뿌리 굽힘응력 거동을 고찰하였다. 특히 마찰 유무에 따른 이뿌리 굽힘응력은 변화가 거의 없음을 확인하였고, 이를 통해 RRP 피니언의 굽힘강도설계 시 마찰의 영향을 무시하여도 무방함을 알 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, the bending strength of a roller rack and pinion (RRP), of which the rack-bar comprises a series of roller trains that mesh with the pinion, is designed by considering the friction coefficient based on elastohydrodynamic lubrication on the gear tooth surface of the RRP. First, the variation in the friction coefficient was examined under various design parameters, operating conditions, surface roughnesses of the tooth surface, and gear oil viscosities. Subsequently, the contact force considering friction was numerically determined, and the behavior of the tooth root bending stress (TRBS) under various conditions was examined. The result shows that the effect of friction is negligible when designing the bending strength of the RRP pinion owing to the minimal change in the TRBS with or without friction.