기어기어 설계에서 톱니 형상 수정은 소음, 진동 및 응력 집중을 줄여 성능을 향상시키는 중요한 요소입니다. 본 논문에서는 수정된 기어 톱니 형상 설계에 필요한 주요 계산 및 고려 사항에 대해 설명합니다.

1. 치아 형태 수정의 목적

치형 수정은 주로 제조상의 편차, 정렬 불량 및 하중 하에서의 탄성 변형을 보정하기 위해 시행됩니다. 주요 목표는 다음과 같습니다.

• 전송 오류 줄이기
• 기어 소음 및 진동 최소화
• 부하 분산 개선
• 기어 수명 연장을 위해 기어의 맞물림 강성 정의에 따르면 기어 톱니의 탄성 변형은 다음 공식으로 근사화할 수 있습니다. δa – 톱니 탄성 변형(μm); KA – 사용 계수(ISO6336-1 참조); wt – 단위 톱니 폭당 하중(N/mm, wt=Ft/b); Ft – 기어에 작용하는 접선력(N); b – 기어의 유효 톱니 폭(mm); c' – 단일 톱니 쌍 맞물림 강성(N/(mm·μm)); cγ – 평균 맞물림 강성(N/(mm·μm)).스퍼 기어

베벨 기어

• 팁 완화기어 맞물림 시 간섭을 방지하기 위해 기어 이빨 끝부분의 재료를 제거하는 작업.
• 뿌리 완화: 응력 집중을 줄이고 강도를 향상시키기 위해 뿌리 부분을 수정합니다.
• 리드 크라운치아의 부정교합을 보정하기 위해 치아 폭을 따라 약간의 곡선을 적용합니다.
• 프로필 크라운인벌류트 프로파일을 따라 곡률을 도입하여 모서리 접촉 응력을 줄입니다.

3. 설계 계산

기어 톱니 형상 수정은 일반적으로 해석적 방법, 시뮬레이션 및 실험적 검증을 사용하여 계산됩니다. 다음 매개변수들이 고려됩니다.

• 수정량(Δ)치아 표면에서 제거된 재료의 깊이로, 일반적으로 하중 조건에 따라 5~50 마이크론 범위입니다.
• 부하 분산 계수(K): 변형된 치아 표면 전체에 접촉 압력이 어떻게 분포되는지를 결정합니다.
• 전송 오류(TE): 최적화된 프로파일 수정으로 최소화되는 이상적인 동작에서 실제 동작의 편차로 정의됩니다.
• 유한 요소 해석(FEA): 생산 전에 응력 분포를 시뮬레이션하고 수정 사항을 검증하는 데 사용됩니다.

4. 설계 고려 사항

• 부하 조건수정량은 가해지는 하중과 예상되는 변형량에 따라 달라집니다.
• 제조 공차원하는 변형을 얻으려면 정밀 가공 및 연삭이 필요합니다.
• 재료 특성기어 재료의 경도와 탄성은 프로파일 수정의 효율성에 영향을 미칩니다.
• 운영 환경고속 및 고부하 응용 분야에는 더욱 정밀한 수정이 필요합니다.

5. 기어 성능 최적화, 소음 감소 및 내구성 향상을 위해서는 톱니 형상 수정이 필수적입니다. 정확한 계산과 시뮬레이션을 바탕으로 잘 설계된 수정은 다양한 용도에서 기어의 수명과 효율성을 보장합니다.

엔지니어는 하중 조건, 재료 특성 및 정밀 제조 기술을 고려하여 최적의 기어 성능을 달성하는 동시에 작동상의 문제를 최소화할 수 있습니다.