다모드 HMT용 2단5축 복합유성기어열의 레이아웃 설계 방법

Abstract

다모드 HMT는 트랙터의 대형화, 고급화, 고효율, 편의성 중시 등에 따라 개발의 필요성이 증가하고 있다. 다모드 HMT는 입력축과 출력축이 각각 다수 존재하기 때문에 입력축과 출력축이 각각 1개인 기존의 기계식 다단변속기에 비해 구조가 복잡하여 설계에 많은 시간이 필요하다. 본 논문에서는 다모드 HMT용 복합유성기어열의 레이아웃 설계에 필요한 시간과 노력을 줄이고자 하였다. 기존에 주로 적용되고 있던 구조기반 설계 방법 대신 성능기반 설계 방법을 도입하여 설계자가 원하는 성능을 만족하는 HMT용 복합유성기어열의 레이아웃을 모두 찾을 수 있게 하였다. 본 논문에서는 이 설계 방법을 2단5축 복합유성기어열에 적용하는 방법을 제시하였고 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 다모드 HMT에 성능기반 설계 방법을 적용하기 위해서는 모든 복합유성기어열의 구조에 통용될 수 있는 규칙이 필요하다. 이런 규칙을 찾기 위해 단모드 HMT의 특성을 분석하여 다모드 HMT에 적용할 수 있는 특성을 파악하였다. 다모드 HMT가 상용화되기 위한 설계 조건을 제시하고 이 조건으로 복합유성기어열의 레이아웃을 결정하는 방법을 제시하였다. 다모드 HMT의 두 입력축 속도비인 K에 의해 복합유성기어열의 구조와 기어비가 정해짐을 보였고 레버 해석법을 이용하여 설계 조건에 부합하는 복합유성기어열의 구조와 기어비를 찾을 수 있음을 보였다. 두 유성기어열의 두 유성기어가 아이들 기어 1개를 통해 서로 물려 있는 구조로 HMT를 만들 수 있는 모든 형식을 구하고, 상대 크기 비교를 통해 상용화 가능한 5종의 형식을 제시하였다. 이 복합유성기어열의 반경 방향의 크기가 최소 기어의 3배 이상 되어야 함을 보였다. 두 유성기어열의 두 유성기어가 동일 회전체인 구조로 HMT를 구성하는 방법을 제시하고 이 복합유성기어열의 반경 방향의 크기가 최소 기어의 7배 이상 되어야 함을 보였다. 본 설계 방법을 MATLAB의 Graphic User Interface를 이용하여 설계 프로그램으로 제작하였다. 또한 2단5축 복합유성기어열의 유성기어의 등간격 배치와 registry teeth를 만족시키기 위한 결정식을 제시하여 복합유성기어열의 기어비로 기어 잇수를 결정할 수 있게 하였다.