31-31 2026 [춘계학술대회]
| 제목 | 헬리컬 기어 쌍의 치형 오차를 고려한 대리모델 기반 다목적 강건 최적설계 |
|---|---|
| 분야 | 모빌리티 동력 및 구동시스템 |
| 언어 | Korean |
| 저자 | 임동우(현대모비스), 박용식(현대모비스), 박민혁(현대모비스), 문상구(현대모비스), 심휴태(현대모비스) |
| Key Words | Gear Optimization, Helical Gear, Surrogate Model, Transmission Error, Load-dependent Power Loss |
| 초록 |
최근 들어 전기차 감속기의 내구성과 더불어 저소음화 및 고효율화에 대한 중요성이 커짐에 따라 이를 고려 한 기어 쌍의 최적설계 연구가 활발히 진행되고 있다. 그중 기어 쌍의 전달오차와 부하 동력 손실은 각각 소 음과 효율에 밀접한 영향을 갖는 대표적인 성능지표로 기어 제원과 치형오차에 의해 결정된다. 기어 등급에 따라 결정되는 치형오차는 기어 쌍의 하중 분배 특성에 영향을 미치게 되며 전달오차와 부하 동력 손실에 직 접적인 영향을 미친다. 따라서, 실제 기어 쌍의 성능 개선을 기대하기 위해서는 기어 쌍의 매크로 및 마이크로 제원과 더불어 기어 등급에 따라 결정되는 치형오차를 고려한 강건 최적설계가 요구된다. 본 연구에서는 치형오차를 고려한 헬리컬 기어 쌍의 다목적 강건 최적설계 방법론을 제시한다. 성능 지표로 피크 투 피크 정적 전달 오차(PPTE)와 효율을 선정하였으며, 이를 위해 해석적 모델과 머신러닝 기반 탄성유 체윤활(EHL) 솔버를 각각 활용하였다. 또한 치형오차에 따른 불확실성 공간 내 몬테카를로 해석을 가속화하기 위해 대리 모델(Surrogate Model)을 적용하였다. 대리모델 중 크리깅(Kriging) 기반의 몬테카를로 해석을 통 해 평균 성능을 개선함과 동시에 치형오차에 대한 민감도를 현저히 저감시킬 수 있었다. ISO 6급 조건에서 결 정론적 최적화 대비 PPTE 및 효율의 표준편차를 약 50% 감소시킬 수 있었다. 본 연구에서 제안한 방법론을 통해 기어 쌍의 평균 성능뿐만 아니라 치형오차에 대한 민감도를 함께 저감할 수 있을 것으로 기대된다. |
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