회전축의 정적/동적 성능 향상을 위한 중공축 단면 설계

Abstract

본 논문에서는 회전축의 정적 특성과 진동 특성을 개선하기 위해 중공축 단면을 설계하였다. 3D 프린팅과 같은 적층 제조 방법의 발달로 이전에는 생각하지 못했던 다양한 단면 형상을 만들 수 있는 가능성이 존재한다. 따라서 경량화 및 고속화를 위한 다양한 단면을 고려하였다. 단면은 기존 중공축을 Reference model로 하였으며, 축 중앙을 기준으로 타공을 생성하여 다양한 축의 단면을 설계한다. 타공의 형상은 사다리꼴부터 직사각형까지 형상 치수를 다양화 하여 단면 형상을 케이스 분류하였다. 이후 설계한 모델을 바탕으로 정적 및 진동 해석을 수행하고 최대 응력 및 진동 고유 진동수에 따른 정적 변형 값을 비교하였다. 먼저 동일한 단면적에 대해 타공의 수와 타공 형상이 결과값에 미치는 영향을 파악하였다. 이후 내경이 증가함에 따라 결과값에 미치는 영향을 파악하였다. 그 중 회전축의 정적 및 진동 특성의 결과값이 우수한 단면을 선정하였다.