| 研究課題/領域番号 |
23560161
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| 研究機関 | 鳥取大学 |
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研究代表者 |
宮近 幸逸 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30157664)
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| 研究分担者 |
小出 隆夫 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60127446)
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| 研究期間 (年度) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| キーワード | はすば歯車 / 歯元応力 / 曲げ疲労強度 / 薄肉 / 残留応力 / 機械要素 / 熱処理 / 小形・軽量化 |
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| 研究概要 |
本年度においては，ねじれ角β=20°の薄肉対称および非対称ウェブ構造はすば外歯車対に対して，静的負荷かみ合い試験を行って，かみ合いの進行にともなう歯元応力の変化を測定し，最悪かみ合い位置を明らかにするとともに曲げ疲労試験を行って，歯元応力と曲げ疲労強度に及ぼすリム・ウェブ厚さの影響について検討を加えた．その結果，以下の点が明らかになった．(1)薄肉ウェブ構造はすば歯車（駆動歯車）の場合には，リム部の変形が大きくなるめ，かみ合い始めよりも前から，かみ合い始め側の歯幅端から歯幅中央の広い範囲にわたって応力が生じるが，反対側の歯幅端の歯元にはほとんど生じない．また，両歯幅端のリム厚さが薄いため，厚肉歯車の場合に比べて両歯幅端の応力がかなり大きくなる．(2)薄肉ウェブ構造はすば歯車の最大歯元応力が発生するかみ合い位置（最悪かみ合い位置）は，ピッチ点かみ合い位置から少し戻った（約1～2°の回転角）かみ合い位置になる．(3)薄肉非対称ウェブ構造はすば歯車のウェブ側（鋭角側，歯面と側面のなす角が鋭角になる）の歯幅端の最大歯元応力σc max.(A. side)は, 反ウェブ側（鈍角側）の歯幅端の最大歯元応力σc max.(Ob. side)よりも大きく，σc max.(A. side)は，リム厚さlw, ウェブ厚さbwの減少とともに増大するのに対し, σc max.(Ob. side)は，逆に減少する．(4)薄肉ウェブ構造はすば歯車では，lw = 2mn（mn : 歯直角モジュール）, bw/b = 0.25の場合にはσc max./(σc max.)solidは，対称ウェブでは1.08，非対称ウェブでは1.27，lw = 1.5mn, bw/b = 0.25の場合には，対称ウェブでは1.37, 非対称ウェブでは1.96とかなり大きくなるので，歯の曲げ強度設計において注意を要する．
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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
薄肉対称・非対称ウェブ構造はすば外歯車の歯元応力および曲げ疲労試験がほぼ終了できた．また，必要な試験歯車の購入，測定器の購入および準備もほぼ完了している．コンピュータのシミュレーションが少し遅れているが，目途はほぼついている．薄肉はすば歯車の新しいデータも出てきており，これらが，従来の薄肉平歯車と大きく異なることも明らかになってきている．平成24年度には，さらにデータを収集して歯車装置の小形・軽量化を進めるための基礎資料が得られるものと考えている．
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| 今後の研究の推進方策 |
平成２４年度においては，薄肉対称・非対称ウェブ構造はすば外・内歯車の歯元応力測定を継続して行うとともに，曲げ疲労試験を実施し，下記の研究項目について検討を加える．(1)薄肉対称ウェブ構造はすば内歯車の歯元応力に関する研究 種々のリム厚さ，ウェブ厚さの薄肉対称ウェブ構造はすば内歯車の歯元応力測定を行って，歯元応力に及ぼすリム・ウェブ厚さの影響について明らかにする．(2)薄肉非対称ウェブ構造はすば内歯車の歯元応力に関する研究 種々のリム厚さ，ウェブ厚さの薄肉非対称ウェブ構造はすば内歯車の歯元応力測定を行って，曲げ疲労強度に及ぼすリム・ウェブ厚さの影響について明らかにする．(3)薄肉対称・非対称ウェブ構造はすば外歯車の曲げ疲労強度に関する研究 種々のリム厚さ，ウェブ厚さの薄肉対称ウェブ構造はすば外歯車の曲げ疲労試験を行って，曲げ疲労強度に及ぼすリム・ウェブ厚さの影響について明らかにする．(4)浸炭焼入れ薄肉対称・非対称ウェブ構造はすば外歯車の残留応力に関する研究 種々のリム・ウェブ厚さの薄肉ウェブ構造はすば外歯車の残留応力の計算を行って，残留応力に及ぼすリム・ウェブ厚さおよびウェブ構造の影響などについて明らかにする．
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| 次年度の研究費の使用計画 |
平成２４年度においては，種々の薄肉対称・非対称ウェブ構造はすば外・内歯車の歯元応力測定と曲げ疲労試験を継続して行うとともに，下記の研究項目についても検討を加える．(1)薄肉ウェブ構造はすば歯車の歯元応力に及ぼすねじれ角の影響に関する研究 (2)薄肉ウェブ構造はすば歯車の曲げ疲労強度に及ぼすねじれ角の影響に関する研究 (3)薄肉ウェブ構造はすば歯車の曲げ強度設計法の確立 (4)環境対応型省エネルギー変速機用（複雑構造）薄肉はすば歯車の曲げ強度設計法の確立研究経費の使用計画は，次のように考えている．試験歯車などの製作30万円，ひずみゲージ3万円，計測機器（ダイヤルゲージ，マグネットスタンドなど）10万円，圧力油3万円，旅費（学会発表，資料収集，調査など）30万円，謝金1万円，合計81万円．なお，昨年度約1万円の経費が繰越されているが，これは金額が小さく，次年度の経費と合わせて使用したほうが有効に使えると考えたためである．
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