기어치형 변경에 따른 소음변화 예측을 위한 다물체 동역학 해석에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

기어치형 변경에 따른 소음변화 예측을 위한 다물체 동역학
해석에 관한 연구
김 병 준
(지도교수 : 부광석)

인제대학교 대학원, 기계공학과

대부분의 기어시스템의 진동은 기어의 설계요인, 제조요인, 조립요인, 운전요인 등에 의하여 발생하게 된다. 앞서 언급한 요인들로 인하여 기어는 기어에서 오차와 축 변형이 없다고 가정한 이상적인 기어전달과 실제 구동 중 발생하는 기어전달 사이의 차이가 발생하게 되는데 이를 전달오차(Transmission Error)라고 한다. 이러한 전달오차는 기어와 결합되어 있는 샤프트 축과 베어링에 진동을 발생시키고 기어가 맞물리면서 발생하는 치면 사이의 힘은 기어와 샤프트 베어링을 지나 하우징 진동을 유발하고 외부로 소음을 방출하게 되는데 이를 화인소음(Whine Noise)라고 칭한다.
본 논문에서는 이러한 화인소음의 분석과 저감을 위하여 테스트 벤치를 통하여 기어의 진동 특성과 소음경향을 분석하고 다물체 동역학 프로그램을 통하여 기어 시스템을 모델링하여 시험모델과의 해석적 검증을 실시하였다. 해석적 검증을 위하여 기어시스템에 대한 정적전달오차(Static Transmission Error)와 모드해석을 진행하여 시험 데이터와 비교검증 하였으며 이를 바탕으로 기어치형 변경을 통해 베어링 진동 저감을 예측하였다.

Key word : 기어시스템, 정적전달오차, 모드해석, 베어링진동, 화인소음

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 목 차 ⅰ
• 초 록 ⅲ
• ABSTRACT ⅳ
• List of Figure ⅵ
• List of Table ⅶ
• 1. 서론 1
• 1.1. 연구 배경 및 필요성 1
• 1.2. 연구 목적 및 방법 3
• 2. 기어의 접촉강성과 다물체 동역학 모델링 5
• 2.1. 기어 접촉강성 정의 5
• 2.2. 기어 시스템 다물체 동역학 모델링 8
• 3. 기어시스템 모달 해석 및 시험 검증 11
• 3.1. Ansys Motion을 이용한 모드해석 11
• 3.2. 실험적 모드 분석(Experimental Modal Analysis) 13
• 3.3. 기어시스템 모드형상을 통한 비교검증 15
• 4. 기어전달오차해석과 검증 시험 17
• 4.1. 타겟기어 해석모델 17
• 4.2. 기어진동특성 시험장치 19
• 4.3. 타겟기어 정적전달오차 해석 및 시험결과 22
• 5. 기어시스템 전달경로 특성 해석 및 시험 28
• 5.1. 베어링 진동특성예측 해석 및 시험 28
• 6. 치형 수정을 통한 전달오차 저감 시뮬레이션 35
• 6.1. 기어의 설계요소 변화 35
• 6.1.1 기어 챔퍼의 목적 35
• 6.1.2 기어의 치형 변경 36
• 6.2. 치형 변경에 따른 정적전달오차 해석 결과 38
• 6.3. 치형 변경에 따른 베어링 진동특성 예측 해석 결과 41
• 7. 결론 44
• 8. Reference 46