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항공기 전기식 조향 작동기용 웜기어의 치형 수정을 통한 이뿌리 강도 개선 연구 ＝ Improvement of tooth root strength of aircraft steering drive worm gear through tooth modification / 손종현 ; 최재훈 ; 김재승 ; 문상곤 ; 김수철 1

초록 1

Abstract 1

기호설명 1

1. 서론 2

2. 본론 3

2.1. 웜과 웜휠 치면의 수학적 표현 3

2.2. 웜휠 이뿌리 필렛의 수학적 표현 4

2.3. 웜기어 3차원 모델링 5

2.4. 이뿌리 응력 해석 및 치형 수정 5

3. 결론 7

참고문헌(References) 8

초록보기

항공기 전기식 조향 작동기의 최종 감속단으로서 싱글 인벨로핑 웜기어가 검토되고 있다. 항공기가 지상에서 차량에 의해 견인될 때는 견인에 의한 자유로운 조향이 가능해야 하는데, 웜기어를 적용하려면 리드각을 높게 설계해야 이를 방해하지 않는다. 높은 리드각은 웜과 웜휠 사이 접촉 응력이 웜휠 치면 상에서 한쪽으로 쏠려서 분포하도록 하는 경향이 있는데, 이는 결국 웜휠의 이뿌리 응력이 한쪽 끝에서 집중되도록 만든다. 응력 집중 해소를 위해 웜휠에 치형 수정을 적용하였다. 치형 수정 전후의 응력분포는 유한 요소 해석을 통해 비교되었으며, 유한 요소 해석에 사용된 3차원 웜기어 모델은 웜 및 호브커터의 수학적 정의로부터 미분기하를 사용하여 정확히 모델링되었다.

A single-enveloping worm gear was considered as the final reduction stage of an electro-mechanical actuator for an aircraft steering. When an aircraft is towed by a vehicle on the ground, free castering by towing must be possible. To incorporate a worm gear for castering, a high lead angle is required so that free castering is not hindered. A high lead angle tends to render the contact stress distribution between the worm and worm wheel biased on the worm wheel tooth surface, which in turn, causes the root stress to be concentrated at one end. Therefore, tooth modification was applied to the worm wheel to relieve the stress concentration. Using finite element analysis (FEA), the stress distributions in the worm wheel before and after the modification were analyzed and compared. The 3-D worm gear model used in the FEA was accurately modeled using differential geometry from the mathematical definitions of the worm and hob cutter.

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