プラスチック歯車のかみあい伝達誤差に及ぼす粘弾性挙動の影響

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650174
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 森脇 一郎 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助教授 (20157936)
• Keywords: 歯車 / プラスチック歯車 / 粘弾性解析 / かみあい伝達誤差 / 有限要素法 / 動力伝達特性

Research Abstract

プラスチック歯車のかみあい伝達特性を解析する際に考慮すべきと考えられる材料特性の一つにプラスチック特有の粘弾性という性質がある.これまで,歯車歯面上を繰り返し移動する集中荷重により歯のたわみがどのように変化するかについて有限要素解析を行い,その結果に基づいて,歯車の動力伝達特性解析において粘弾性を考慮するためのモデルを提案してきた.本研究で,このモデルを用いて種々の条件で計算したところ,素材プラスチックの粘弾性を考慮しない場合に比べ粘弾性を考慮すると,被動歯車に対する駆動歯車の遅れ,いわゆるかみあい伝達誤差が小さくなるという計算結果が得られた.金属歯車-プラスチック歯車のかみあいにおいては,駆動歯車に金属歯車を用いた場合とプラスチック歯車を用いた場合では,かみあい伝達誤差の変動の状態に変化があることもわかった.これらの解析結果を実験的に検証するために,かみあい伝達誤差を測定できるように装置を改造し実験を行った.ところが,今回の改造では,歯数補正装置を導入しなかったため実験できる歯車諸元に大きな制限があり,しかも今後のことを考えはすば歯車での実験から始めたことからと考えられるのだが,上述の計算結果が,少なくとも現時点では再現できなかった.また,装置の微妙なセッティングの影響等も考えられるため,より精度良くかみあい伝達誤差を測定できるように現在調整中である.また,これと平行して,これまでの2次元の有限要素解析結果を拡張し,はすば歯車の解析もできるような新たなモデルを考案した.現在このモデルに基づいた粘弾性挙動を考慮したはすば歯車の動力伝達特性解析プログラムにより,種々の条件でかみあい伝達特性を計算しその結果について検討している.残念ながら,現時点ではそれらの結果と実験結果とを融合させた議論はできていないが,その結果には大いに期待できるものがある.

Research Products

• [Publications] Ichiro MORIWAKI: "Viscoelastic Behavior of Plastic Gears for Power Transmission(Fundamental Investigation)" Proceedings of the 7th International Power Transmission and Gearing Conference. 733-738 (1996)
• [Publications] 森脇一郎: "粘弾性を考慮したプラスチック歯車の動力伝達特性の解析(はすば歯車の場合)" 日本機会学会講演論文集. ((発表予定))