| 研究課題/領域番号 |
16K06056
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| 研究機関 | 静岡理工科大学 |
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研究代表者 |
野崎 孝志 静岡理工科大学, 理工学部, 准教授 (20548888)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 軸継手 / 偏心 / 等速性 / 動力伝達効率 / 非線形動力学 / 摩擦係数 / Hertz接触 / すき間 |
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| 研究実績の概要 |
本研究開発の目的は，超大偏心量許容形等速軸継手（以下軸継手）の部品間のすきまやHertz接触面圧などを考慮した理論解析と実験から，等速性と動力伝達率への影響を明らかにすることである．二年目である平成29年度においては，計画通り④非線形動力学解析によるパラメータスタディ（等速性変動要因及び動力損失要因の抽出）を実施した．平成28年度に作成した本軸継手の非線形動力学解析基本モデルを用いて，等速性の変動要因を抽出し，等速性の変動を0.5%以下に抑制する最適形状を決定していく．このプロセスは，主に部品間のすきまなどをパラメータとし，非線形動力学解析を行う．具体的なパラメータとしては，保持器の孔とボールとすきま，保持器と回転部材の軸方向すきま，ボールと案内溝の回転時の接触角，ボールに対する案内溝の半径，及び保持器の孔形状などが挙げられる．基本的に回転変動率は，高回転になるほど回転変動率が下がる傾向にある.しかし,偏心量1mmの場合1000min-1以上は回転変動率が高い場合がある.構造的な対策としては，ゴシックアーク溝内のボールを溝中心位置に安定させるために，軸方向の予圧が必要だと考えられる．そこで平成29年度は，当初の計画をより発展させて，ばねによって適切な予圧を作用させることのできる新規改良機構を考案し設計した．この動力学解析モデルを作成し，ばねにより軸方向力を作用した軸継手の性能，ゴシックアーク溝での高回転時の回転変動率を解析し比較した．その解析では，ばね定数が回転変動に与える影響は少なく，一定の予圧を与えれば安定し，ゴシックアーク溝の溝中心に安定させ，回転変動率を低下させるために，軸方向予圧が必要であることがわかった．これらの新規改良機構案と解析による性能確認を実施できたことは大きな成果であった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成29年度に計画していた動力損失要因の追求より，新たな観点からの軸継手の新規改良機構案の検討を優先させたが，概ね順調に進行している．この新規改良機構案がブレークスル―となるため，今後の研究スピードの加速が期待できる．
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| 今後の研究の推進方策 |
軸継手の動力損失に関する研究に加えて，ばね定数の変化によりボールの接触位置（接触角）も異なると考えられることから，軸継手の内力計測をすることで，接触角を予測することも可能である．当初の計画以上に検討を進めたいと考えている．
平成30年度は，大きくは以下の２件について実施する。
⑤非線形動力学解析と実験から、限界偏心時の特性を把握する。これは本継手の適切な可動範囲の決定（要するに偏心量）に繋がる。限界偏心時の特性とは、ボールと案内溝、あるいはボールと保持器との間の永久変形、ボールの案内溝からの乗り上げや保持器からの逸脱、案内溝の損傷（内部起点形あるいは外部起点形）、及び他の部位の損傷のことである。これらを実験で確認し、非線形動力学解析によるHertz接触面圧などを計算することで、特性を理論的に把握する。
⑥非線形動力学解析と実験によるサーキュラアーク溝とゴシックアーク溝の比較検証を行う。ボールの案内溝形状については、サーキュラアーク溝とゴシックアーク溝がある。ボールの案内溝は、回転部材間のすきまを小さくするゴシックアーク形状とすることが考えられ、ゴシックアーク溝の採用により、等速性の向上が見込まれる。しかしながら、ゴシックアーク溝を採用した場合には、接触点に差動すべりが発生し、動力伝達効率の低下も懸念される。サーキュラアーク溝の場合も、ボールの案内溝端付近に接触し接触角が大きくなると、スピンによる動力損失も考えられるので、これらを定量的に把握し、最適な組み合わせを非線形動力学解析と実験により考察する。ここでの結果は、将来の研究開発課題である予圧の設定に関して有効となり、オーバーサイズボールによる予圧の可能性などの検討に役立つと考えられる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
H29年度は新規改良案設計を優先させたたため、試作をH30年度に実施することとしたため、その試作費用を本年度に使用することとした。さらに、試験機性能を当初より向上させるため、再検討を実施し、その試験機費用をH30年度に使用することとした。
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