스퍼 및 헬리컬 기어의 동적 거동 분석을 위한 하이브리드 다이나믹 모델링

국문 초록 (Abstract)

기어는 동력 전달 장치의 필수적인 구성 요소로, 기계의 성능과 수명에 큰 영향을 미치기 때문에 기어가 고속화 및 경량화됨에 따라 동적 거동을 고려한 설계와 제작이 이루어져야 한다. 기존의 해석 모델들은 연산 속도가 오래걸리거나 기어 몸체의 강성을 고려할 수 없다는 한계가 있었으나 본 연구에서는 이를 극복하는 하이브리드 다이나믹 모델링 기법을 제안한다. 하이브리드 다이나믹 모델링은 해석적 치 접촉 모델과 축소 유한요소 모델을 결합함으로써 빠른 연산 속도와 합리적인 정확도로 기어의 동적 거동 해석을 수행할 수 있다. 해석적 치 접촉 모델은 이산화된 기어 모델과 탄성기초 기반으로 생성되었으며 축소 유한요소 모델은 육면체, 강체, 티모쉔코 빔 요소로 생성된 유한요소 모델에 Craig-Bampton 축소 모델링 기법을 적용하여 생성했다. 해석적 치 접촉 모델과 축소 유한요소 모델을 결합하는 과정에서 치 뿌리면 투영점과 모르타르 기반(Mortar based) 및 형상함수(Shape function) 인터페이스 변환을 수행했다. 본 연구에서는 준정적 해석 결과를 상용 소프트웨어인 MASTA와 비교하여 검증했고 동적 해석을 두 비교 모델에 대해 진행하여 분석했다.

목차 (Table of Contents)

• <목 차>
• List of Figure 2
• List of Table 3
• Abstract 4
• 제 1 장 서론 5
• 제 2 장 수치 해석 모델링 8
• 2.1 기어 접촉 해석 모델링 9
• 2.1.1 기어 집중변수 모델 9
• 2.1.2 기어 치 해석적 접촉 모델 13
• 2.2 유한요소 모델링 15
• 2.2.1 기어 유한요소 모델링 15
• 2.2.2 유한요소 축소 모델링 17
• 2.2.3 축계 유한요소 모델링 19
• 2.3 하이브리드 다이나믹 모델링 21
• 2.3.1 치 뿌리면 투영점 변환 21
• 2.3.2 유한요소 인터페이스 변환 24
• 2.3.3 하이브리드 다이나믹 모델 28
• 제 3 장 수치 해석 결과 분석 31
• 3.1 수치 해석 예제모델 31
• 3.2 준정적 해석 결과 33
• 3.3 동적 해석 결과 36
• 제 4 장 결론 41
• 참고문헌 44