유전자알고리즘을 통한 사이클로이드 감속기 접촉응력 최적설계에 관한 논문

소개글

사이클로이드 감속기 기초 설계 이론 및 설계방법 제시하였으며, 설계를 통한 접촉응력 이론 검증 및 ANSYS를 통한 해석을 수행하였으며, 유전자 알고리즘을 통한 최적화된 설계변수를 찾아 보다 나은 사이클로이드 기어의 형상을 구현하였다.

목차

제1장 서 론 1
1.1 연구 배경 및 목적 1
1.2 연구 내용 5

제2장 사이클로이드 감속기의 판기어 치형 설계 6
2.1 작동원리 및 기본사항 6
2.2 좌표변환에 의한 치형 설계 11

제3장 접촉력 15
3.1 판기어 작용력 특성 15
3.2 판기어와 롤러 사이의 접촉력 17
3.3 판기어와 출력핀 사이의 접촉력 25

제4장 접촉응력 30
4.1 판기어와 롤러 사이의 접촉응력 30
4.2 판기어와 출력핀 사이의 접촉응력 33
4.3 Hertz 접촉응력 결과 34
4.4 유한요소해석 37
4.4.1 형상데이터 획득 및 모델링 38
4.4.2 요소망 생성 40
4.4.3 유한요소해석 조건 42
4.4.4 이론값과 해석값의 비교 44

제5장 접촉응력의 설계변수 최적화 47
5.1 최적화 알고리즘 48
5.2 최적설계의 설계 변수 51
5.3 최적설계 56
5.3.1 적합도(fitness) 57
5.3.2 구속조건 58
5.4 결과 검토 및 분석 62

제6장 결 론 67

*참 고 문 헌 68
*Abstract 69
*감사의 글 71

본문내용

제 2 장 사이클로이드 감속기의 판기어 치형 설계

2.1 작동원리 및 기본사항
평기어에 사용되는 일반적인 인벌류트 치형과는 달리 사이클로이드 치형은 기초원(base circle) 위를 또 다른 원(rolling circle)이 구를 때, 구름원 위의 한점의 궤적에 의하여 만들어진다. 엄밀하게 말하면 사이클로이드 감속기의 치형 자체가 사이클로이드 형상은 아니며 구름원 내부의 한점의 궤적이 에피 트로코이드(epitrochoid) 곡선을 형성하는 것이다. 하지만 이를 통상사이클로이드 치형이라 부르기 때문에 그에 따르기로 한다.
사이클로이드 치형을 통해 감속되는 원리는 다음과 같다. 입력축이 회전하면 사이클로이드 디스크 또는 판기어는 편심 운동을 하고, ?개의 외부고정 롤러와 순차적으로 맞물리게 된다. 즉 입력축이 1회전하면 판기어는 외부 롤러와의 이수 차이에 해당하는 치 각도만큼 반대 방향으로 회전한다.
감속비는 출력축과 외부 롤러의 고정조건에 따라 다르지만, 일반적으로 외부 롤러가 고정된 경우 사이클로이드 판기어의 치수만큼 감속이 된다.
사이클로이드 판기어의 운동은 기구학적 특성과 접촉기구의 속도의 순간중심 개념을 잘 반영한다.

<중 략>

제 3 장 접촉력
3.1 판기어 작용력 특성
사이클로이드 감속기에 있어 가장 중요한 부분은 롤러와 판기어가 맞닿아 회전하며 실제적으로 힘을 주고 받는 하중 해석이다. 이 부분은 판기어의 모든 치와 롤러가 접촉하여 하중을 전달하기 때문에 부정정계를 이루고 이론적으로 계산하기가 쉽지 않다. 따라서 이러한 하중 조건에 대해 변형에 따른 판기어의 미소 회전을 가정하고 변형 적합성(compatibility)을 이용하여 하중을 계산하게 된다.
판기어와 롤러가 접촉할 때 작용하는 하중은 접촉면에 수직한 방향의 수직력과 접선방향의 마찰력으로 나눌 수 있다. 감속기에는 윤활을 위해 그리스 등의 윤활제가 사용되고 롤러 자체도 회전이 가능하게 되어 있기 때문에 마찰력은 수직력에 비해 매우 작다. 따라서 본 논문에서는 롤러와 판기어 사이의 하중은 수직방향 하중만 존재한다고 가정할 수 있고 이후에 도입할
Hertz 응력식을 사용할 수 있는 바탕이 된다.

참고 자료

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