평행축 기어의 재질 변화에 따른 소음 : 스퍼기어 소음 평가
Assessments of Noise Changes According to Material Changes of Parallel-axis Gear
- 주제(키워드) 평행축 기어 , 평기어 , 헬리컬 기어 , 소음 , S45C , MC901.
- 주제(DDC) 621.8
- 발행기관 아주대학교 공학대학원
- 지도교수 홍민성
- 발행년도 2024
- 학위수여년월 2024. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 공학대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000033478
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
기어장치(Gear Unit)는 동력전달, 속도 변환 및 운동 방향 전환 등의 역할을 하는 기계적 구동 장치의 핵심 모듈이다. 최근 들어, 전기차(Eletric Car), 드론 (Drone), 로봇(Robot) 등 첨단 자동화 기계 장치에서 각종 기어의 급격한 사용 량 증가와 함께 고부하·고속 동작으로 인해 유발되는 기어 소음을 낮추기 위 한 노력이 점차 중요해지고 있다. 일반적으로, 기어 소음은 기어 간의 불안전 한 운동과 동력전달에 따른 전달 오차로 인해 야기되거나 재질에 따라 소음 정도가 다를 수 있으며, 본 논문은 기어 재질이 소음에 미치는 영향에 주목 한다. 본 연구는 평행축 기어(Parallel-axis Gear)에 대한 재질 변화에 따른 소음 정 도를 평가하였고, 이때 대표적인 평행축 기어로 헬리컬 기어(Helical Gear), 평 기어(Spur Gear)를 고려하였다. 실험 평가를 위한 구체적인 연구방법으로, 우선 평행축 기어의 재질로 S45C(금속)와 MC901(비금속)을 선택하였으며, 소음 측정을 위한 평행축 기어 장치로 2개의 부속 기어가 맞물려서 회전하는 기구를 제작하였다. 다음으로, 각 부속 기어의 재질과 형태에 따라 총 6가지의 기어를 제작하였다. 실험 평 가에 사용된 평행축 기어는 평기어(S45C+S45C), 평기어(S45C+MC901), 평기 어(MC901+ MC901) 등 평기어 3종류와 헬리컬 기어(S45C+S45C), 헬리컬 기 어(S45C+MC901), 헬리컬 기어(MC901+ MC901) 등 헬리컬 기어 3종류이다. 아울러, 0~240 RPM(Revolutions Per Minute) 구간에서 각 평행축 기어에 대한 재질에 따른 소음을 측정 및 비교 분석하였다. 실험결과에 대한 요약은 다음과 같다. 첫째, 평기어(S45C+S45C)와 헬리컬 기어(S45C+S45C)는 금속 재질 간에 높 은 마찰음으로 인해 RPM에 따른 소음 증가가 가장 크게 나타났다. 둘째, 평기어(S45C+MC901)와 헬리컬 기어(S45C+MC901)는 재질간의 경도 차이로 인해 RPM에 따른 소음 증가가 작게 나타났다. 셋째, 전체 평행축 기어에 대한 소음 비교 분석 결과, RPM 150 이상 구간 에서 평기어(S45C+S45C), 헬리컬 기어(S45C+S45C), 평기어(MC901+MC901), 평기어(S45C+MC901),헬리컬 기어(MC901+MC901), 헬리컬 기어(S45C+MC901) 의 소음이 순차적으로 높게 나타났다. 마지막으로 본 연구를 통하여 자동화 장비 분야에서 기어 제작시 가장 많 이 쓰이는 재질을 사용 하여 소음을 측정하고, 측정된 데이터에 관한 평가를 기반으로 재질 변경 시 기어 감압 효과를 예측할 수 있는 자료를 제공하고자 한다.
more목차
제 1 장 서론 1
1.1 연구배경 및 필요성 1
1.2 연구목적 및 방법 3
제 2 장 평행축 기어 장치의 특성 분석 5
2.1 평행축 기어의 기구학적 특성 5
2.1.1 기어의 역할 5
2.1.2 기어의 톱니 6
2.1.3 기어의 인벨류트 곡선 8
2.2 평행축 기어의 종류 9
2.2.1 평기어 9
2.2.2 헬리컬 기어 11
2.3 평행축 기어 가공 방법 13
2.3.1 호빙 머신 14
2.3.2 밀링 머신 15
2.3.3 기어 세이핑 16
2.3.4 기어 브로칭 17
2.3.5 기어 그라인딩 18
2.3.6 기어 주조법 19
2.3.7 기어 전조 19
2.3.8 래크형 기어 전조 20
2.3.9 피니언형 기어 전조 20
2.3.10 호브 다이형 기어전조 21
2.4 평행축 기어의 소음 특성 22
2.4.1 기어의 소음 22
2.4.2 평행축 기어의 소음 특성 23
제 3 장 평가 실험 방법 24
3.1 실험 대상 24
3.2 실험 조건 29
3.3 실험 방법 30
3.3.1 평기어 실험 방법 30
3.3.2 헬리컬 기어 실험 방법 31
제 4 장 평가 실험 결과 분석 32
4.1 평기어 평가 실험 및 결과 분석 32
4.2 헬리컬 기어 평가 실험 및 결과 분석 34
4.3 평기어와 헬리컬 기어의 실험 비교 분석 36
제 5 장 결론 38
