휠 베어링 가공용 센터리스 연삭기 지지구조물의 구조 최적설계 :Optimal structural design of supported structure for wheel bearing center-less grinding machine

박성현

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박성현 (동아대학교, 동아대학교 대학원)

지도교수: 한승호

발행연도: 2022

저작권: 동아대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수41

이 논문의 연구 히스토리 (7)

2022

내면 연삭기의 강성평가 기반 치수 최적설계

박성현 , 고한별 , 강효림 외 1명 대한기계학회 논문집 A권 2022.05 학술저널

휠 베어링 가공용 센터리스 연삭기 지지구조물의 구조 최적설계

박성현 기계공학과 2022.01 학위논문

2021

휠 베어링 외경 가공용 센터리스 연삭기의 정·동적 특성을 고려한 지지 구조물 설계

박성현 , 고한별 , 강효림 외 1명 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 2021.11 학술대회자료

휠 베어링 외륜 표면 가공용 센터리스 연삭기의 정·동적 특성 평가

박성현 , 고한별 , 강효림 외 1명 대한기계학회 춘추학술대회 2021.06 학술대회자료

정 · 동강성을 고려한 휠 베어링 외경 연삭용 센터리스 연삭기의 지지구조물 설계

박성현 , 고한별 , 강효림 외 1명 대한기계학회 춘추학술대회 2021.05 학술대회자료

휠 베어링용 내면 연삭기의 강성평가 및 치수 최적설계

박성현 , 고한별 , 강효림 외 1명 대한기계학회 춘추학술대회 2021.04 학술대회자료

2020

휠 베어링용 외륜 트랙 표면가공을 위한 내면 연삭기의 정·동적 특성에 관한 연구

박성현 , 강효림 , 고한별 외 1명 대한기계학회 춘추학술대회 2020.12 학술대회자료

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센터리스 연삭기는 자동차용 휠 베어링 외륜의 외면을 정밀 연삭하는 전용 공작기계로서 0.2~0.6 이내의 표면 조도가 확보되어야 한다. 이러한 가공정밀도는 연삭 축 및 조정 차축으로 이루어진 주축 부 및 하부 지지구조물인 베드의 강성에 크게 영향을 받으며, 연삭기의 구조 강성이 충분히 확보되지 않으면 주축 부의 강성저하로 고정밀 연삭이 불가능하다. 따라서 가공정밀도에 큰 영향을 미치는 하부 베드 지지구조물의 충분한 정·동강성의 확보는 물론 경량 설계를 위한 최적화가 요구되고 있다. 본 연구에서는 개발 중인 휠 베어링 가공용 센터리스 연삭기 베드 지지구조물의 초기 개념설계 단계에서 필요한 정·동강성의 평가를 위해 조화 응답해석을 수행하였다. 조화 가진력이 주어지는 상태에서 시스템 주파수를 고려한 정·동적 컴플라이언스가 얻어졌으며, 이를 이용하여 정·동강성을 구하였다. 아울러, 초기 18개의 리브를 대상으로 위상 최적화를 수행해 전·후방의 리브 2개를 제거하였으며, 가공정밀도에 필요한 주축계의 정·동강성을 유지하며 추가적인 중량 감소를 위해 16개의 리브 두께를 설계변수로 지정한 베드 지지구조물의 치수 최적설계가 수행되었다. 가공정밀도를 만족하는 연삭 축과 조정차 축의 구조 강성을 확보하며 하부 지지구조물 베드의 중량이 초기 2,010kgf에서 약 1,733kgf로 약 14% 감소한 경량화 설계가 이루어졌다.

#센터리스연삭기 #동강성 #치수최적설계

Ⅰ. 서론 1
1. 연구 배경 1
2. 연구 동향 3
3. 연구 내용 5
Ⅱ. 휠 베어링용 센터리스 연삭기의 특성평가 8
1. 모델링 및 물성치 8
2. 정적 구조해석 11
3. 동적 구조해석 13
3-1. 모달해석 13
3-2. 조화응답해석 17
3-3. 동적 해석 검증 및 강성해석 결과 22
Ⅲ. 베드 구조물의 위상 최적화 26
1. 위상 최적화 26
2. 위상 최적화를 이용한 리브 배치 28
2-1 최적설계 정식화 및 경계조건 28
2-2 위상 최적화 결과 32
Ⅳ. 베드 구조물의 치수 최적화 및 최적점 도출 37
1. 최적설계 정식화 37
2. 근사식 도출 40
2-1. 실험계획법 41
2-2. 근사식 생성 47
2-3. 근사식 검증 50
3. 최적해 도출 57
3-1. 설계변수 민감도 분석 57
3-2. 최적해 도출 59
3-3. 최적해 검증 62
Ⅴ. 결론 64
참고문헌 66
Abstract 70

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