볼 베어링의 강성과 스퍼기어 계의 모드 특성

박찬일

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박찬일 (강릉원주대학교)

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기어 맞물림 동적 힘은 축과 베어링을 통해 하우징에 전달되어 소음으로 발생하므로, 베어링 강성은 하우징의 최종 전달자로서 기어 소음을 제어하는데 중요한 역할을 한다. 이 논문은 스퍼기어를 위한 볼 베어링의 강성을 유도하고, 베어링 하중과 반경 방향 틈새를 고려하여 강성을 계산하였다. 그 강성을 이용하여 3 자유도 모델의 스퍼기어계의 운동방정식에 적용하여 모드 특성을 해석하였고, 유한요소법으로 검증하였다. 그 결과 베어링 하중이 클 때보다 작을 때는 틈새에 따라 베어링 강성의 변화가 많았다. 베어링 강성은 저주파 고유 진동수에 영향을 주었고 기어 맞물림 주파수는 고주파 고유진동수에 영향을 주었다.

This study focuses on a detailed ball-bearing model for spur gears. The nonlinear ball-bearing stiffness with radial clearance is derived and calculated. The bearing stiffness is used to the 3-degree-offreedom (DOF) spur gear system model. The mode characteristics of the gear system model are analyzed and verified by performing finite-element analysis (FEA). From the results, the bearing stiffness on the radial clearance was more sensitive under low-load conditions compared to high-load conditions. The bearing stiffness significantly affected the gear dynamics in the low-frequency region, while the mesh stiffness affected the high natural frequency.

#Spur Gear(스퍼기어) #Ball Bearing(볼 베어링) #Radial Clearance(반경방향틈새) #Mode Shape(모드형상)