JP2001256265A - Method and device for supporting design of gear - Google Patents

Method and device for supporting design of gear

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JP2001256265A
JP2001256265A JP2000067557A JP2000067557A JP2001256265A JP 2001256265 A JP2001256265 A JP 2001256265A JP 2000067557 A JP2000067557 A JP 2000067557A JP 2000067557 A JP2000067557 A JP 2000067557A JP 2001256265 A JP2001256265 A JP 2001256265A
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gear
value
design support
gears
contact
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JP2000067557A
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Japanese (ja)
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Yasunari Kawashima
康成 川島
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gear design supporting method, with which a gear mechanism is not expanded too much or cost is not increased by previously grasping the dynamic motion of a gear mechanism system. SOLUTION: Concerning the gear design supporting method for analyzing and calculating the dynamic motion of a shaft to be driven corresponding to the motion of a driving shaft by modeling a gear transmission mechanism system installed between the driving shaft and the shaft to be driven, the various element information of basic various elements of a gear and driving condition information are applied (S1), the state of engaging the teeth of the gear is found by using these element information and driving condition information (S3), the contact rigidity value between gears is time sequentially set corresponding to a change in that engaging state (S4), the dynamic motion of the shaft to be driven is calculated by time sequentially solving the equation of motion on the basis of the contact rigidity value (S5-S9) and the calculated operation analyzed result of the driving shaft and the shaft to be driven is outputted (S10).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、歯車機構系を設計
する際に使用する解析方法および解析装置に係わり、特
に、歯車の持つ基本諸元と駆動条件を与えることによ
り、実稼動に近い状態での歯車機構系の伝達特性を推定
し、歯車機構系に関する問題がないかどうかを事前に確
認できる歯車設計支援方法および歯車設計支援装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an analysis method and an analysis apparatus used for designing a gear mechanism system, and more particularly to a method for realizing a condition close to actual operation by giving basic specifications and driving conditions of a gear. The present invention relates to a gear design support method and a gear design support device capable of estimating a transmission characteristic of a gear mechanism system at a time and checking in advance whether there is any problem with the gear mechanism system.

【0002】[0002]

【従来の技術】1対の相噛合う歯車から成る歯車セット
の噛合い状態を解析する従来技術としては、例えば特開
平3−100434号公報に示された技術がある。この従来技
術では、歯車セットの一方の歯車の歯面に塗料を塗布し
た後、歯車セットを噛合わせた状態で回転させ、次に、
歯車の歯面の塗料の剥離状態を撮像して画像処理するこ
とにより歯車セットの噛合い状態を解析する。また、歯
車を機械加工するときの切削刃に関する諸データに基づ
いて負荷時の噛合い状態を解析してその歯当りデータを
出力する負荷時歯当り解析システムが米国のグリーソン
社により実用化され、広く実用に供されている。さら
に、歯車機構の解析技術として、特開平6−109593号公
報に開示された技術がある。この従来技術では、ピニオ
ンとギヤからなる歯車セットの諸元データの他に、歯車
セットの各々の加工後に3次元測定装置によって測定し
たピニオンとギヤの歯面データを3次元CAD装置に入
力し、歯車セットの前記諸元データと前記歯面データと
に基づいて、同一座標系におけるピニオンの部分モデル
と、これに噛合った状態のギヤの部分モデルとを形成
し、3次元CAD装置上でシミュレーションして噛合い
情報を得る。また、特開平9−016643号公報に示された
従来技術では、歯車形状をビジュアル化し、その噛合い
状態を視覚的に確認する。
2. Description of the Related Art As a conventional technique for analyzing a meshing state of a gear set including a pair of gears meshing with each other, there is a technique disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-100434. In this prior art, after applying paint on the tooth surface of one of the gears of the gear set, the gear set is rotated in a meshed state, and then,
The meshing state of the gear set is analyzed by imaging the peeling state of the paint on the tooth surface of the gear and performing image processing. In addition, a Gleason under load analysis system that analyzes the meshing state under load based on various data on the cutting blade when machining the gears and outputs the tooth contact data has been put into practical use by Gleason Corporation in the United States, Widely used for practical use. Further, as a technology for analyzing a gear mechanism, there is a technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-109593. In this conventional technique, in addition to the data of a gear set including a pinion and a gear, tooth surface data of a pinion and a gear measured by a three-dimensional measuring device after each processing of the gear set are input to a three-dimensional CAD device. Based on the specification data and the tooth surface data of the gear set, a partial model of a pinion in the same coordinate system and a partial model of a gear meshing with the pinion are formed and simulated on a three-dimensional CAD device. To obtain meshing information. In the prior art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-016643, the gear shape is visualized, and the meshing state is visually confirmed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
グリーソン社により実用化された従来技術や特開平6−1
09593号公報に開示された従来技術は歯車の噛合いを解
析する方法としては有効であるが、歯車を動的に動作さ
せた場合の挙動は解析しきれないという問題がある。歯
車は剛体でなく、負荷荷重などで変形する弾性体であ
り、また、形状誤差も含んでいる。これらの要素と稼動
条件によってその動的挙動は様々に変化する。この挙
動、つまり時々刻々と変化する速度などが正確に予測で
きない場合、設計者はできるだけ安全な方向(歯車の精
度をできるだけあげるとか、材質を硬いもの(=重いも
の)にするとか、歯車を大きいものにするとか)で設計
を進めることになり、その結果として、歯車機構のサイ
ズの大型化やコスト高を招いていた。本発明の目的は、
このような従来技術の問題を解決し、歯車機構系の動的
挙動を事前に把握できるようにして、歯車機構の過大な
大型化やコスト高を招かないで済むようにした歯車設計
支援方法を提供することにある。
[0005] However, the prior art and the Japanese Patent Application Laid-Open No.
The prior art disclosed in Japanese Patent Publication No. 09593 is effective as a method of analyzing the meshing of gears, but has a problem that the behavior when the gears are dynamically operated cannot be completely analyzed. The gear is not a rigid body but an elastic body that is deformed by a load or the like, and also includes a shape error. The dynamic behavior changes variously depending on these factors and operating conditions. If this behavior, that is, the speed that changes every moment, cannot be predicted accurately, the designer must use the safest possible direction (to increase the precision of the gear as much as possible, make the material harder (= heavier), or make the gear larger. Design), and as a result, the size and cost of the gear mechanism have been increased. The object of the present invention is
A gear design support method that solves such problems of the prior art and allows the dynamic behavior of the gear mechanism system to be grasped in advance, so that the gear mechanism does not need to be excessively large and costly to be avoided. To provide.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項1記載の発明では、駆動軸と被駆動軸間に
設置された歯車伝達機構系をモデル化し、駆動軸の動作
に対する被駆動軸の動的挙動を解析し算出する歯車設計
支援方法において、前記歯車の持つ基本諸元の諸元情報
および駆動条件情報を与え、その諸元情報と駆動条件情
報を用いて歯車の歯の噛合い状態を求め、その噛み合い
状態の変化に対応付けて歯車間の接触剛性値を時系列的
に設定し、その接触剛性値に基づいて時系列的に運動方
程式を解くことにより算出した駆動軸と被駆動軸の動作
解析結果を出力する方法にした。また、請求項2記載の
発明では、請求項1記載の発明において、歯車の持つ基
本諸元の諸元情報中に歯先修正形状データを含み、その
歯先修正形状データを用いて歯車間の接触剛性値を補正
する方法にした。また、請求項3記載の発明では、請求
項1記載の発明において、歯車の持つ基本諸元の諸元情
報中に歯すじ修正形状データを含み、その歯すじ修正形
状データを用いて歯車間の接触剛性値を補正する方法に
した。また、請求項4記載の発明では、請求項1記載の
発明において、歯車の持つ基本諸元の諸元情報中に歯形
のピッチ間誤差データを含み、そのピッチ間誤差データ
を用いて歯車間の接触剛性値を補正する方法にした。ま
た、請求項5記載の発明では、請求項1記載の発明にお
いて、歯車の持つ基本諸元の諸元情報中に歯車の組立て
誤差データを含み、その組立て誤差データを用いて歯車
間の接触剛性値を補正する方法にした。また、請求項6
記載の発明では、請求項1記載の発明において、歯車の
持つ基本諸元の諸元情報中に動作環境温度と温度に依存
するヤング率データとを含み、その動作環境温度とヤン
グ率データを用いて歯車間の接触剛性値を補正する方法
にした。
According to the first aspect of the present invention, a gear transmission mechanism system installed between a drive shaft and a driven shaft is modeled to solve the problem of the operation of the drive shaft. In a gear design support method for analyzing and calculating the dynamic behavior of a driven shaft, a specification of basic data of the gear and driving condition information are provided, and the tooth of the gear is determined using the specification information and the driving condition information. The drive calculated by determining the meshing state of the gears, setting the contact stiffness value between the gears in time series in association with the change in the meshing state, and solving the equation of motion in time series based on the contact stiffness value. The method of outputting the operation analysis results of the shaft and the driven shaft was adopted. According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the data of the basic specifications of the gear include tooth tip correction shape data, and the tooth tip correction shape data is used to change the gear position. A method was used to correct the contact stiffness value. According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the tooth guide corrected shape data is included in the specification information of the basic data of the gear, and the gear tooth gap is formed using the tooth lead corrected shape data. A method was used to correct the contact stiffness value. According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the data on the basic specifications of the gear includes tooth-to-pitch error data, and the gear-to-gear error is calculated using the pitch-to-pitch error data. A method was used to correct the contact stiffness value. According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the specification information of the basic data of the gear includes gear assembly error data, and the contact rigidity between the gears is determined by using the assembly error data. The value was corrected. Claim 6
According to the invention described in the first aspect, the specification information of the basic specification of the gear includes the operating environment temperature and the Young's modulus data depending on the temperature, and the operating environment temperature and the Young's modulus data are used. Therefore, a method of correcting the contact stiffness between gears was adopted.

【0005】また、請求項7記載の発明では、請求項1
記載の発明において、歯車の持つ基本諸元の諸元情報中
に歯車と連結する軸の剛性値を含み、その剛性値を加え
て歯車間の接触剛性値を補正する方法にした。また、請
求項8記載の発明では、請求項1記載の発明において、
歯車の持つ基本諸元の諸元情報中に歯車を支持する軸受
の剛性値を含み、そのデータを加えて歯車間の接触剛性
値を補正する方法にした。また、請求項9記載の発明で
は、請求項1記載の発明において、歯車の持つ基本諸元
の諸元情報中に歯車を支持するフレームケースの剛性値
を含み、その剛性値を加えて歯車間の接触剛性値を補正
する方法にした。また、請求項10記載の発明では、駆
動軸と被駆動軸間に設置された歯車伝達機構系をモデル
化し駆動軸の動作に対する被駆動軸の動的挙動を解析し
算出する歯車設計支援装置において、歯車の持つ基本諸
元の諸元情報および駆動条件情報を与える入力手段と、
歯車の歯の噛合い状態を求める噛合い状態算出手段と、
その噛合い状態算出手段により求められた噛合い状態に
合わせて歯車間の接触剛性値を時系列的に設定する剛性
設定手段と、その剛性設定手段により設定された接触剛
性値を用いて時系列的に運動方程式を解く計算手段と、
その計算手段が運動方程式を解くことにより求められた
駆動軸と被駆動軸の動作解析結果を出力する出力手段と
を備えた。
[0005] According to the invention described in claim 7, according to claim 1,
In the described invention, the method of correcting the contact stiffness value between the gears by including the stiffness value of the shaft connected to the gear in the specification information of the basic data of the gear, and adding the stiffness value of the shaft. In the invention according to claim 8, in the invention according to claim 1,
The method of correcting the contact stiffness value between the gears by adding the stiffness value of the bearing that supports the gear in the specification information of the basic specification of the gear and adding the data is used. According to a ninth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the rigidity value of the frame case that supports the gear is included in the specification information of the basic specification of the gear, and the rigidity value is added to the gear case. Was corrected. According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a gear design supporting apparatus for modeling a gear transmission mechanism system installed between a drive shaft and a driven shaft, and analyzing and calculating dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft. Input means for providing basic gear specification information and driving condition information;
Meshing state calculating means for calculating the meshing state of the gear teeth;
Stiffness setting means for setting a contact stiffness value between gears in a time-series manner in accordance with the meshing state obtained by the meshing state calculating means; and a time-series using a contact stiffness value set by the stiffness setting means. Calculation means for solving the equation of motion
The calculation means includes an output means for outputting the operation analysis result of the driven shaft and the driven shaft obtained by solving the equation of motion.

【0006】[0006]

【作用】前記のような手段を採用したので、請求項1お
よび請求項10記載の発明では、歯車の持つ基本諸元の
諸元情報および駆動条件情報が与えられ、その諸元情報
と駆動条件情報を用いて歯車の歯の噛合い状態が求めら
れ、その噛み合い状態の変化に対応付けて歯車間の接触
剛性値が時系列的に設定され、その接触剛性値に基づい
て時系列的に運動方程式が解かれ、それにより算出され
た駆動軸と被駆動軸の動作解析結果が出力される。請求
項2記載の発明では、請求項1記載の発明において、歯
車の持つ基本諸元の諸元情報の一つとして歯先修正形状
データが与えられ、その歯先修正形状データを用いて歯
車間の接触剛性値が補正される。請求項3記載の発明で
は、請求項1記載の発明において、歯車の持つ基本諸元
の諸元情報の一つとして歯すじ修正形状データが与えら
れ、その歯すじ修正形状データを用いて歯車間の接触剛
性値が補正される。請求項4記載の発明では、請求項1
記載の発明において、歯車の持つ基本諸元の諸元情報の
一つとして歯形のピッチ間誤差データが与えられ、その
ピッチ間誤差データを用いて歯車間の接触剛性値が補正
される。請求項5記載の発明では、請求項1記載の発明
において、歯車の持つ基本諸元の諸元情報の一つとして
歯車の組立て誤差データが与えられ、その組立て誤差デ
ータを用いて歯車間の接触剛性値が補正される。請求項
6記載の発明では、請求項1記載の発明において、歯車
の持つ基本諸元の諸元情報の一つとして動作環境温度と
温度に依存するヤング率データとが与えられ、その動作
環境温度とヤング率データを用いて歯車間の接触剛性値
が補正される。請求項7記載の発明では、請求項1記載
の発明において、歯車の持つ基本諸元の諸元情報の一つ
として歯車と連結する軸の剛性値が与えられ、その剛性
値を加えて歯車間の接触剛性値が補正される。請求項8
記載の発明では、請求項1記載の発明において、歯車の
持つ基本諸元の諸元情報の一つとして歯車を支持する軸
受の剛性値が与えられ、そのデータを加えて歯車間の接
触剛性値が補正される。請求項9記載の発明では、請求
項1記載の発明において、歯車の持つ基本諸元の諸元情
報の一つとして歯車を支持するフレームケースの剛性値
が与えられ、その剛性値を加えて歯車間の接触剛性値が
補正される。
According to the first and the tenth aspects of the present invention, the specification information and the driving condition information of the basic data of the gear are provided, and the specification information and the driving condition are provided. The meshing state of the gear teeth is determined using the information, the contact stiffness value between the gears is set in time series in association with the change in the meshing state, and the motion is performed in time series based on the contact stiffness value. The equations are solved, and the operation analysis results of the drive axis and the driven axis calculated by the equations are output. According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, tooth tip correction shape data is given as one of the specification information of the basic specifications of the gear, and the tooth tip correction shape data is used by using the tooth tip correction shape data. Is corrected. According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, tooth lead correction shape data is given as one of the specification information of the basic specifications of the gear, and the tooth lead correction shape data is used by using the tooth lead correction shape data. Is corrected. In the invention according to claim 4, claim 1 is
In the invention described above, inter-pitch error data of the tooth profile is given as one of the specification information of the basic specification of the gear, and the contact stiffness value between the gears is corrected using the inter-pitch error data. According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, gear assembly error data is given as one of the specification information of the basic specifications of the gear, and contact between the gears is performed using the assembly error data. The stiffness value is corrected. According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the operating environment temperature and the temperature-dependent Young's modulus data are given as one of the specification information of the basic specifications of the gear. The contact stiffness value between the gears is corrected using the and the Young's modulus data. According to the seventh aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the rigidity value of the shaft connected to the gear is given as one of the specification information of the basic specifications of the gear, and the rigidity value is added to the gear ratio. Is corrected. Claim 8
In the invention described in the first aspect, the rigidity value of the bearing that supports the gear is given as one of the specification information of the basic specifications of the gear, and the data is added to the contact rigidity value between the gears. Is corrected. According to the ninth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the rigidity value of the frame case supporting the gear is given as one of the specification information of the basic specifications of the gear, and the rigidity value is added to the frame case. Is corrected.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態を詳細に説明する。図1は本発明の実施の形態を例
示する歯車設計支援装置の機能ブロック図である。図示
したように、この実施の形態の歯車設計支援装置は、解
析プログラムなどプログラムおよび各種データを一時的
に記憶しておくRAMやそのプログラムに従って動作す
るCPUを有して総合的な制御を行う制御部1、解析結
果などを表示する表示装置としてのCRT2、そのCR
T2を用いてデータを入力したり指示を与えたりするキ
ーボード3およびマウス4、まとまったデータを入出力
するフロッピー(登録商標)ディスク装置(FDD)
5、解析結果などを出力するプリンタ6、CPUの基本
制御を行うOS(オペレーティングシステム)および解
析プログラムなどを記憶しておく磁気ディスク装置(H
DD)7などを備えている。なお、請求項10記載の入
力手段はキーボード3およびマウス4により実現され、
噛合い状態算出手段、剛性設定手段、および計算手段は
制御部1により実現され、出力手段はCRT2およびプ
リンタ6により実現される。このような構成で、本発明
の実施の形態では、解析プログラムを実行させることに
より歯車機構系の動的特性を求め、その情報をcRT2
や紙に出力して設計者に提供しようというわけである。
図2に本発明の第1の実施の形態の動作フローを示す。
以下、図2などに従って、この実施の形態の動作を説明
する。図2に示すように、まず、対象となる歯車の基本
諸元情報とその駆動条件情報をキーボード3などにより
入力する(S1)。なお、基本諸元情報とは、歯車の歯
数、モジュール、圧力角、歯幅、材質、慣性モーメン
ト、軸間距離などの情報である。また、駆動条件情報と
は、例えば駆動歯車の初期角度(相手側と接触を始める
位置の向き)情報と駆動トルク情報である。これらの情
報を与えた後、解析条件として、歯車機構の解析対象動
作期間、解析ステップ(解析時間間隔)、解析許容誤差
を設定する(S2)。歯車機構は駆動側の歯と従動側の
歯を噛合わせて動力を伝達しており、この歯の噛合いは
それぞれの回転角度に応じて常に変化している。動力伝
達に係わる接触力は接触剛性値とたわみ量の積として求
められるが、噛合い状態の変化に応じて接触剛性値など
も変化する。そのため、次のステップでは、各動作時点
(歯車の回転位置)における噛合い状態を求める(S
3)。なお、歯のたわみ量δは負荷が加わっていない状
態で歯面と歯面が点接触している場合はゼロであり、駆
動側の歯車の回転位置を設定すると従動側の歯車位置は
幾何計算で求めることができる(静解析:従来技術で可
能)。この状態で駆動側の回転中心を固定し、従動側に
負荷トルクを加えると、駆動側と従動側の歯が弾性変形
して従動側がδt回転する(図3参照)。この変形量
(荷重に対するたわみ量δ)は歯車間の接触剛性値に関
係しており、また、この歯車間の接触剛性値は噛合って
いる歯の位置つまり前記噛合い状態で異なるし、歯の材
質、歯幅、モジュールなど歯車の基本諸元により異な
る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram of a gear design support device illustrating an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the gear design support apparatus of this embodiment has a RAM for temporarily storing programs such as an analysis program and various data, and a CPU that operates in accordance with the program to perform comprehensive control. Unit 1, CRT 2 as a display device for displaying analysis results, etc., and its CR
Keyboard 3 and mouse 4 for inputting data and giving instructions using T2, floppy (registered trademark) disk device (FDD) for inputting and outputting a set of data
5, a printer 6 for outputting analysis results and the like, a magnetic disk device (H) for storing an OS (operating system) for performing basic control of the CPU, an analysis program, and the like.
DD) 7 and the like. The input means described in claim 10 is realized by the keyboard 3 and the mouse 4,
The meshing state calculation means, the rigidity setting means, and the calculation means are realized by the control unit 1, and the output means is realized by the CRT 2 and the printer 6. With such a configuration, in the embodiment of the present invention, the dynamic characteristic of the gear mechanism system is obtained by executing the analysis program, and the information is stored in the cRT2.
The idea is to print it on paper or provide it to designers.
FIG. 2 shows an operation flow of the first embodiment of the present invention.
The operation of this embodiment will be described below with reference to FIG. As shown in FIG. 2, first, basic specification information of a gear to be processed and its driving condition information are inputted by a keyboard 3 or the like (S1). The basic specification information is information such as the number of gear teeth, a module, a pressure angle, a tooth width, a material, a moment of inertia, and a distance between shafts. The drive condition information is, for example, information on an initial angle (direction of a position at which contact with a partner side is started) of the drive gear and drive torque information. After giving these pieces of information, an analysis target operation period of the gear mechanism, an analysis step (analysis time interval), and an analysis allowable error are set as analysis conditions (S2). The gear mechanism transmits power by meshing the teeth on the driving side and the teeth on the driven side, and the meshing of the teeth constantly changes according to the respective rotation angles. The contact force related to the power transmission is obtained as the product of the contact rigidity value and the deflection amount, but the contact rigidity value and the like also change according to the change in the meshing state. Therefore, in the next step, the meshing state at each operation time point (rotational position of the gear) is determined (S
3). Note that the tooth deflection δ is zero when the tooth surfaces are in point contact with each other with no load applied, and when the rotational position of the driving gear is set, the gear position on the driven side is calculated by geometric calculation. (Static analysis: possible with conventional technology). In this state, when the rotation center on the driving side is fixed and a load torque is applied to the driven side, the teeth on the driving side and the driven side are elastically deformed, and the driven side rotates δt (see FIG. 3). The amount of deformation (the amount of deflection δ with respect to load) is related to the contact stiffness value between the gears. The contact stiffness value between the gears differs depending on the position of the meshing teeth, that is, the meshing state. It depends on the basic specifications of the gear, such as the material, face width, and module.

【0008】一歯噛合いの場合で各噛合い位置における
接触剛性値を図4に示す。なお、図4において、横軸に
示したa、b、cは図4の上方に示した噛合い位置であ
る。つまり、ステップS3では、それぞれの歯がどのよ
うな位置で(図4参照)どのように噛合っているかを求
めるのである。なお、各噛合い位置での接触剛性値は、
歯を梁としてモデル化して数式で解いたり、有限要素法
を用いたり、実測したりして求める。次に、求めた噛合
い状態を用いてそれぞれの一つの歯対の接触剛性値を加
え合わせて、歯車間の接触剛性値を求める(S4)。図
5に、噛み合っている歯数が2以下の場合(噛み合い率
2以下)の例を示す。図5からわかるように、噛合って
いる歯数によって接触剛性値が凸凹に変化している。接
触剛性値が高い所では2歯が噛合い、低い所では1歯だ
けが噛み合う。本発明の各実施の形態では、このような
接触剛性値をΔt(解析ステップとして指示された値)
づつ増加する各動作時点(回転位置)に対応付けた表形
式で時系列的に記憶させておくのである。次に、最初の
動作時点について、記憶しておいた接触剛性値を取得
し、この加え合わせた接触剛性値にたわみ量δを乗じた
値として接触力を算出する(図6参照)(S5)。さら
に、この動作時点(図5の横軸である回転位置であり、
解析開始点をスタート時点とする)での接触力を非線形
運動方程式(微分方程式、図6参照)に代入してこの方
程式を解き、二つの式について左辺と右辺の力の釣り合
いを判定する(S6)。つまり、駆動トルクとそれに対
応した左辺の値との誤差、および負荷トルクとそれに対
応した左辺との誤差がステップS2で与えられた解析許
容誤差以内か否かを判定するのである。なお、微分方程
式の数値解法としては、オイラー法、ルンゲクッタ法、
ニューマークβ法など様々あるが、ここでは説明を省略
する。
FIG. 4 shows the contact stiffness values at each meshing position in the case of single tooth meshing. In FIG. 4, a, b, and c shown on the horizontal axis are the meshing positions shown in the upper part of FIG. That is, in step S3, it is determined at what position (see FIG. 4) and how each tooth is engaged. The contact rigidity value at each meshing position is
The tooth is modeled as a beam and solved using mathematical formulas, using the finite element method, or actually measured. Next, the contact stiffness value of each gear pair is calculated by adding the contact stiffness values of each tooth pair using the determined meshing state (S4). FIG. 5 shows an example in which the number of meshing teeth is 2 or less (engagement ratio is 2 or less). As can be seen from FIG. 5, the contact stiffness value changes irregularly depending on the number of meshing teeth. At a place where the contact stiffness value is high, two teeth are engaged, and at a place where the contact rigidity value is low, only one tooth is engaged. In each embodiment of the present invention, such a contact stiffness value is represented by Δt (a value specified as an analysis step).
It is stored in a time-series manner in a table format corresponding to each operation time point (rotational position) that is gradually increased. Next, for the first operation time point, the stored contact stiffness value is acquired, and the contact force is calculated as a value obtained by multiplying the added contact stiffness value by the amount of deflection δ (see FIG. 6) (S5). . Further, at the time of this operation (the rotational position on the horizontal axis in FIG. 5,
The contact force at the start of the analysis is substituted into a nonlinear equation of motion (differential equation, see FIG. 6) to solve this equation and determine the balance between the forces on the left and right sides of the two equations (S6). ). That is, it is determined whether or not the error between the drive torque and the corresponding value on the left side and the error between the load torque and the corresponding left side are within the analysis allowable error given in step S2. Numerical solutions to differential equations include the Euler method, the Runge-Kutta method,
Although there are various methods such as the Newmark β method, the description is omitted here.

【0009】前記において、力が釣り合っていない場合
は(S6でNo)、被駆動歯車の角度(向き)を微少に
変化させて再度噛合い状態を求めることから繰り返す
(S3〜S6)。また、力が釣り合っていた場合は(S
6でYes)、この動作時点で求めた速度など解析結果
を保存し(S7)、動作時点をΔt(解析ステップとし
て指示された値)進める(S8)。そして、保存した解
析結果が解析対象動作期間の最後の動作時点まで求まっ
たか否かを判断し(S9)、求まっていない場合は(S
9でNo)Δt時間後の解析をステップS3から同じよ
うに行う。こうして、解析対象動作期間の最後まで解析
結果が求まると(S9でYes)、いままで蓄積してき
た解析結果、例えば各動作時点における速度などをグラ
フや表としてCRT2やプリンタ6に出力する(S1
0)。そして、設計者はその出力結果を見て、歯車諸
元、駆動トルク、噛合い状態などを変更し、速度などが
必要以上に高い噛合い位置の速度を減らしたり、速度な
どが遅すぎる噛合い位置の速度を増やしたりする。つま
り、この実施の形態によれば、歯車機構系の各動作時点
(回転位置)における速度など動的挙動を事前に把握で
きるので、速度変動などを少なくすることができるし、
目標の速度などを実現するために歯車機構の過大な大型
化やコスト高を招かないで済む。
In the above, when the forces are not balanced (No in S6), the process is repeated from the point that the angle (direction) of the driven gear is slightly changed to obtain the meshing state again (S3 to S6). If the forces are balanced (S
(Yes in 6), the analysis result such as the speed obtained at the operation time is stored (S7), and the operation time is advanced by Δt (the value specified as the analysis step) (S8). Then, it is determined whether or not the stored analysis result has been obtained up to the last operation time point of the analysis target operation period (S9).
(No in 9) Analysis after Δt time is performed in the same manner from step S3. In this way, when the analysis result is obtained until the end of the analysis target operation period (Yes in S9), the analysis result that has been accumulated, for example, the speed at each operation time is output to the CRT 2 or the printer 6 as a graph or a table (S1).
0). The designer looks at the output results and changes gear specifications, drive torque, meshing state, etc. to reduce the speed at meshing positions where the speed etc. is higher than necessary, or meshes too slow. Or increase the speed of the position. That is, according to this embodiment, since dynamic behavior such as speed at each operation time point (rotational position) of the gear mechanism system can be grasped in advance, speed fluctuations and the like can be reduced,
The gear mechanism does not need to be excessively large and costly to achieve the target speed and the like.

【0010】図7は本発明の第2の実施の形態を示す動
作フロー図である。図示したように、第1の実施の形態
の動作フロー(図2参照)に、歯車諸元として与えられ
た歯先修正形状データを利用した接触剛性補正ステップ
S15を加えたものである。なお、歯先修正とは、図8
(a)に示すように、例えば歯の先端側を長さL、修正
量eで削ることであり、これにより、歯の先端側のエッ
ジでの接触を回避して、凸凹で急激に変化していた接触
剛性値を滑らかに改良している。つまり、この実施の形
態では、図5に示した接触剛性値に乗じる補正係数であ
る、回転位置によって変化する補正係数を求め、ステッ
プS15において接触剛性値の補正を行うのである。こ
れにより、歯先修正に対応した解析が可能となる。な
お、補正係数は歯の接触点がLの領域より根元側でゼロ
であり、Lの領域では正規のカーブ(インボリュート曲
線)からのずれ量に合わせて接触剛性値を下げるように
設定している。図8(b)に補正した接触剛性値を示
す。図示のように、この実施の形態によれば、接触剛性
値の変化が滑らかになるので、速度変化が滑らかになる
という効果があるし、このような歯先の場合においても
事前の解析が可能になり、第1の実施の形態と同様の効
果を得ることができる。図9は本発明の第3の実施の形
態を示す動作フロー図である。図示したように、第1の
実施の形態の動作フロー(図2参照)に、歯すじ修正形
状データを利用した接触剛性補正ステップS35を加え
たものである。なお、歯すじ修正とは、図10に示すよ
うに歯の幅方向の形状を変えることを意味している。こ
れにより、組立て誤差などで歯車同士が傾いた場合、歯
幅方向のエッジでの歯当たりを防ぐことができる。この
歯すじ修正には、歯幅全体に丸みを設けるクラウニング
と歯幅のエッジ部に面取りを行うエンドリリーフがある
(図10参照)。修正のない場合は歯幅全体で負荷を支
えているのに対して、このように修正することで幅方向
の面積が減り、負荷の大きさによって歯が変形し接触面
積も変化する。この結果、修正のない場合はたわみ量に
対して剛性値Kbは一定であるのに対して、修正した場
合はたわみ量によってグラフの傾き(剛性値Kb')が変
化する(図11参照)。図11に示したように、歯車が
回転角θbで噛合っていた場合、修正なしでは接触剛性
値がKbであるが、修正によってその剛性値(グラフの
傾き)はたわみ量によって変化するのである。この変化
する分を補正係数で扱い、ステップS35において補正
を行うことにより歯すじ修正に対応した解析が可能とな
る。こうして、この実施の形態によれば、たわみ量が大
きくなったときに接触力を増加させて伝達特性を向上さ
せることができるし、このような歯形の場合においても
事前の解析が可能になり、第1の実施の形態と同様の効
果を得ることができる。
FIG. 7 is an operation flowchart showing a second embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the operation flow of the first embodiment (see FIG. 2) is obtained by adding a contact rigidity correction step S15 using tooth tip correction shape data given as gear data. It should be noted that the tooth tip correction refers to FIG.
As shown in (a), for example, the tip side of the tooth is shaved by the length L and the correction amount e, whereby contact at the edge on the tip side of the tooth is avoided, and the tooth sharply changes. Has been improved smoothly. That is, in this embodiment, a correction coefficient that changes according to the rotational position, which is a correction coefficient that is multiplied by the contact rigidity value shown in FIG. 5, is obtained, and the contact rigidity value is corrected in step S15. This enables analysis corresponding to the correction of the tooth tip. Note that the correction coefficient is set so that the contact point of the tooth is zero at the base side of the region L, and the contact stiffness value is reduced in the region L in accordance with the amount of deviation from a normal curve (involute curve). . FIG. 8B shows the corrected contact rigidity value. As shown in the figure, according to this embodiment, since the change in the contact stiffness value is smooth, there is an effect that the speed change is smooth, and even in the case of such a tooth tip, an advance analysis is possible. And the same effect as in the first embodiment can be obtained. FIG. 9 is an operation flowchart showing the third embodiment of the present invention. As shown in the figure, the operation flow of the first embodiment (see FIG. 2) is obtained by adding a contact stiffness correction step S35 using tooth trace corrected shape data. Note that the tooth streak correction means changing the shape of the teeth in the width direction as shown in FIG. Accordingly, when the gears are inclined due to an assembly error or the like, it is possible to prevent a tooth contact at an edge in the face width direction. The tooth streak correction includes crowning for rounding the entire tooth width and end relief for chamfering an edge portion of the tooth width (see FIG. 10). In the case where there is no correction, the load is supported by the entire tooth width, but by performing such correction, the area in the width direction is reduced, the teeth are deformed by the magnitude of the load, and the contact area is changed. As a result, when no correction is made, the rigidity value Kb is constant with respect to the deflection amount, but when corrected, the inclination (stiffness value Kb ′) of the graph changes depending on the deflection amount (see FIG. 11). As shown in FIG. 11, when the gears are meshed at the rotation angle θb, the contact stiffness value is Kb without correction, but the stiffness value (inclination of the graph) changes depending on the amount of deflection due to the correction. . This change is treated as a correction coefficient, and by performing correction in step S35, it becomes possible to perform analysis corresponding to the correction of tooth streaks. Thus, according to this embodiment, it is possible to improve the transmission characteristics by increasing the contact force when the amount of deflection increases, and it is possible to perform a preliminary analysis even in the case of such a tooth profile, The same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0011】図12は本発明の第4の実施の形態を示す
動作フロー図である。図示したように、第1の実施の形
態の動作フロー(図2参照)に、歯形のピッチ間誤差の
影響を考慮して接触剛性補正ステップS55を加えたも
のである。なお、歯形のピッチ間誤差とは、図13に示
すように歯のピッチ間のバラツキであり、これによって
回転精度が決まる。例えば正規のピッチに比べxpだけ
手前にずれていた場合、歯はxp分早く噛合う。そこ
で、正規の接触剛性変化に対して回転角方向にxp分ず
らす補正を加える(図14参照)。これは駆動側および
被駆動側の歯数分の組合わせで変化するので、噛合って
いる歯毎に算出して補正結果を記憶しておく。こうし
て、この実施の形態によれば、このような補正により歯
形のピッチ間誤差に対応した解析が可能となり、ピッチ
間誤差があっても事前の解析が可能になり、第1の実施
の形態と同様の効果を得ることができる。図15は本発
明の第5の実施の形態を示す動作フロー図である。図示
したように、第1の実施の形態の動作フロー(図2参
照)に、歯車の組立て誤差の影響を考慮して接触剛性補
正ステップS75を加えたものである。図16に示すよ
うに組立て誤差のない場合、歯車は歯すじ(歯幅)方向
に関して一様である(歯すじ修正のない平歯車の場
合)。そのため、歯面の接触領域は回転軸と平行な線
(領域)となる。一方、組立て誤差があり、軸が傾いて
いた場合、歯面の接触領域は歯すじ方向に一様でなく軸
間の狭い方に集中し(片当たり)、歯全体の接触剛性は
低下する(図16参照)。そこで、この傾き量に応じて
正規の接触剛性値を補正することにより、組立て誤差に
対応した解析を可能とする。こうして、この実施の形態
によれば、歯車の組立て誤差があっても事前の解析が可
能になり、第1の実施の形態と同様の効果を得ることが
できる。
FIG. 12 is an operation flow chart showing a fourth embodiment of the present invention. As shown in the figure, a contact rigidity correction step S55 is added to the operation flow of the first embodiment (see FIG. 2) in consideration of the influence of the tooth pitch error. The pitch error of the tooth profile is a variation between the tooth pitches as shown in FIG. 13, and this determines the rotational accuracy. For example, if the tooth is shifted forward by xp compared to the regular pitch, the teeth mesh earlier by xp. Therefore, a correction for shifting the normal contact rigidity by xp in the rotation angle direction is added (see FIG. 14). Since this varies depending on the combination of the number of teeth on the driving side and the number of teeth on the driven side, it is calculated for each meshing tooth and the correction result is stored. Thus, according to this embodiment, such correction enables analysis corresponding to the pitch error of the tooth profile, and even if there is a pitch error, analysis in advance becomes possible. Similar effects can be obtained. FIG. 15 is an operation flowchart showing the fifth embodiment of the present invention. As shown in the figure, the operation flow of the first embodiment (see FIG. 2) is obtained by adding a contact rigidity correction step S75 in consideration of the influence of a gear assembly error. As shown in FIG. 16, when there is no assembly error, the gear is uniform in the direction of the tooth trace (tooth width) (in the case of a spur gear without tooth trace modification). Therefore, the contact area of the tooth surface becomes a line (area) parallel to the rotation axis. On the other hand, if there is an assembly error and the shaft is tilted, the contact area of the tooth surface is not uniform in the direction of the tooth traces but concentrates on a narrower portion between the shafts (one contact), and the contact rigidity of the entire tooth is reduced ( See FIG. 16). Therefore, by correcting the normal contact stiffness value according to the amount of inclination, an analysis corresponding to an assembly error can be performed. Thus, according to this embodiment, even if there is an error in assembling the gears, the analysis can be performed in advance, and the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0012】図17は本発明の第6の実施の形態を示す
動作フロー図である。この実施の形態では歯車の持つ基
本諸元の諸元情報中に動作環境温度と温度に依存するヤ
ング率データとを加え、図17に示したように、第1の
実施の形態の動作フロー(図2参照)に、動作環境温度
に応じた接触剛性値補正ステップS95を加えたもので
ある。図18に示すように、金属に比べ温度変化に弱い
樹脂で歯車を構成した場合、その動作環境温度でヤング
率(剛性値)が大きく変化する。そこで、動作環境温度
なども入力し(S91)、この温度の値と温度に依存す
るヤング率から歯車の接触剛性値を補正することにより
(図19参照)、温度変化に対する影響の大きい材質に
対応した解析が可能となる。こうして、この実施の形態
によれば、温度変化に対する影響の大きい材料で歯車を
構成しても事前の解析が可能になり、第1の実施の形態
と同様の効果を得ることができる。図20は本発明の第
7の実施の形態を示す説明図である。この実施の形態で
は歯車の持つ基本諸元の諸元情報中に歯車と連結する軸
の剛性値を含み、その剛性値を加えて歯車間の接触剛性
値を補正する。図20はモータと負荷の間にある歯車の
接触剛性をモデル化したものである。軸の剛性が歯車と
比較して大きい場合は軸のばねモデルを外して解析して
もその影響は小さいが、軸の剛性が低くなった場合、こ
の影響が大きくなるので、歯車の接触剛性値に補正を加
えるのである。例えば、軸単体で歯車の取付く位置に負
荷をかけた場合のたわみ量を求め、この関係から軸剛性
を算出し、歯車接触剛性のバネモデルと軸のバネモデル
を直列で連結することで補正するのである。これによ
り、この実施の形態によれば、軸の剛性が低くなった場
合でも事前の解析が可能になり、第1の実施の形態と同
様の効果を得ることができる。図21は本発明の第8の
実施の形態を示す説明図である。この実施の形態では、
歯車の持つ基本諸元の諸元情報中に歯車を支持する軸受
の剛性値を加え、その剛性値を加えて歯車間の接触剛性
値を補正する。図21はモータと負荷の間にある歯車の
接触剛性をモデル化したもので、軸受のラジアル剛性が
歯車と比較して大きい場合は軸受のばねモデルを外して
解析してもその影響は小さいが、軸受のラジアル剛性が
低くなった場合、この影響が大きくなるので、この実施
の形態では歯車の接触剛性に補正を加えている。例え
ば、軸受単体でラジアル方向に負荷をかけた場合のたわ
み量を求め、この関係から軸受ラジアル剛性を算出し、
歯車接触剛性のバネモデルと軸受のバネモデルを直列で
連結したモデルを用いて補正するのである。これによ
り、この実施の形態によれば、軸受のラジアル剛性が低
くなった場合でも事前の解析が可能になり、第1の実施
の形態と同様の効果を得ることができる。
FIG. 17 is an operation flowchart showing a sixth embodiment of the present invention. In this embodiment, the operating environment temperature and the temperature-dependent Young's modulus data are added to the specification information of the basic specifications of the gear, and as shown in FIG. 17, the operation flow of the first embodiment ( FIG. 2) is added to a contact rigidity value correction step S95 according to the operating environment temperature. As shown in FIG. 18, when a gear is made of a resin that is less susceptible to temperature changes than metal, the Young's modulus (stiffness value) greatly changes at the operating environment temperature. Therefore, the operating environment temperature and the like are also input (S91), and the contact rigidity value of the gear is corrected from the value of this temperature and the Young's modulus depending on the temperature (see FIG. 19) to cope with a material having a large influence on a temperature change. Analysis can be performed. Thus, according to this embodiment, even if the gear is made of a material having a large influence on the temperature change, it is possible to perform a preliminary analysis, and the same effect as in the first embodiment can be obtained. FIG. 20 is an explanatory diagram showing a seventh embodiment of the present invention. In this embodiment, the specification information of the basic data of the gear includes the rigidity of the shaft connected to the gear, and the rigidity is added to correct the contact rigidity between the gears. FIG. 20 shows a model of the contact stiffness of a gear between a motor and a load. If the shaft stiffness is large compared to the gear, the effect is small even if the shaft spring model is removed and analyzed, but if the shaft stiffness is low, the effect is large. Is corrected. For example, the amount of deflection when a load is applied to the position where the gear is mounted on the shaft alone is calculated, the shaft rigidity is calculated from this relationship, and the correction is performed by connecting the spring model of the gear contact rigidity and the spring model of the shaft in series. is there. As a result, according to this embodiment, even in the case where the rigidity of the shaft is low, it is possible to perform an analysis in advance, and the same effect as that of the first embodiment can be obtained. FIG. 21 is an explanatory diagram showing an eighth embodiment of the present invention. In this embodiment,
The rigidity value of the bearing that supports the gear is added to the specification information of the basic specification of the gear, and the rigidity value is added to correct the contact rigidity value between the gears. FIG. 21 shows a model of the contact stiffness of the gear between the motor and the load. If the radial stiffness of the bearing is larger than that of the gear, the influence is small even if the spring model of the bearing is removed and analyzed. In the case where the radial rigidity of the bearing is reduced, the influence is increased. Therefore, in this embodiment, the contact rigidity of the gear is corrected. For example, determine the amount of deflection when a load is applied in the radial direction with a single bearing, calculate the bearing radial rigidity from this relationship,
The correction is performed using a model in which a spring model of the gear contact rigidity and a spring model of the bearing are connected in series. As a result, according to this embodiment, even when the radial rigidity of the bearing is reduced, it is possible to perform an analysis in advance, and the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0013】図22は本発明の第9の実施の形態を示す
説明図である。この実施の形態では、歯車の持つ基本諸
元の諸元情報中に歯車を支持するフレームケースの剛性
値を加え、その剛性値を加えて歯車間の接触剛性値を補
正する。図22はモータと負荷の間にある歯車の接触剛
性をモデル化したものである。フレームケースの剛性が
歯車と比較して大きい場合はフレームケースのばねモデ
ルを外して解析してもその影響は小さいが、フレームケ
ースの剛性が低くなった場合はこの影響が大きくなるの
で、歯車の接触剛性に補正を加えるのである。例えば、
フレームケース単体で歯車の接触力が働く方向に負荷を
かけ、そのときのたわみ量を求め、この関係からフレー
ムケースでの剛性を算出し、歯車接触剛性のバネモデル
とフレームケースのバネモデルを直列で連結することで
補正するのである。これにより、この実施の形態によれ
ば、フレームケースの剛性が低くなった場合でも事前の
解析が可能になり、第1の実施の形態と同様の効果を得
ることができる。
FIG. 22 is an explanatory diagram showing a ninth embodiment of the present invention. In this embodiment, the rigidity value of the frame case supporting the gears is added to the basic information of the gears, and the contact rigidity value between the gears is corrected by adding the rigidity value. FIG. 22 models the contact stiffness of a gear between a motor and a load. If the rigidity of the frame case is larger than that of the gears, the effect is small even if the frame case spring model is removed and analyzed, but if the rigidity of the frame case is low, this effect increases, It corrects the contact stiffness. For example,
A load is applied in the direction in which the gear contact force acts on the frame case alone, the amount of deflection at that time is calculated, the rigidity in the frame case is calculated from this relationship, and the spring model of the gear contact rigidity and the spring model of the frame case are connected in series. By doing so, it is corrected. Thus, according to this embodiment, even when the rigidity of the frame case becomes low, it is possible to perform an analysis in advance, and the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下のような効果が得られる。請求項1および請求項10
記載の発明では、歯車の持つ基本諸元の諸元情報および
駆動条件情報が与えられ、その諸元情報と駆動条件情報
を用いて歯車の歯の噛合い状態が求められ、その噛み合
い状態の変化に対応付けて歯車間の接触剛性値が時系列
的に設定され、その接触剛性値に基づいて時系列的に運
動方程式が解かれ、それにより算出された駆動軸と被駆
動軸の動作解析結果が出力されるので、歯車機構系の動
的挙動を事前に把握でき、したがって、動的挙動を反映
させた設計が可能となり、歯車機構の過大な大型化やコ
スト高を招かないで済む。また、請求項2記載の発明で
は、請求項1記載の発明において、歯車の持つ基本諸元
の諸元情報の一つとして歯先修正形状データが与えら
れ、その歯先修正形状データを用いて歯車間の接触剛性
値が補正されるので、接触剛性値の変化が滑らかにな
り、そのため、速度変化が滑らかになるという効果があ
るし、このような歯先の場合においても事前の解析が可
能になり、請求項1記載の発明と同様の効果を得ること
ができる。また、請求項3記載の発明では、請求項1記
載の発明において、歯車の持つ基本諸元の諸元情報の一
つとして歯すじ修正形状データが与えられ、その歯すじ
修正形状データを用いて歯車間の接触剛性値が補正され
るので、たわみ量が大きくなったときに接触力を増加さ
せて伝達特性を向上させることができるし、このような
歯形の場合においても事前の解析が可能になり、請求項
1記載の発明と同様の効果を得ることができる。また、
請求項4記載の発明では、請求項1記載の発明におい
て、歯車の持つ基本諸元の諸元情報の一つとして歯形の
ピッチ間誤差データが与えられ、そのピッチ間誤差デー
タを用いて歯車間の接触剛性値が補正されるので、ピッ
チ間誤差があっても事前の解析が可能になり、請求項1
記載の発明と同様の効果を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. Claim 1 and Claim 10
In the described invention, the specification information and the driving condition information of the basic data of the gear are given, the meshing state of the gear teeth is obtained using the specification information and the driving condition information, and the change of the meshing state is determined. The contact stiffness value between gears is set in time series in correspondence with the equation, and the equation of motion is solved in time series based on the contact stiffness value, and the motion analysis results of the drive shaft and the driven shaft calculated thereby Is output, the dynamic behavior of the gear mechanism system can be grasped in advance, and therefore, a design that reflects the dynamic behavior becomes possible, and the gear mechanism does not need to be excessively large and costly. According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, tooth tip correction shape data is given as one of the specification information of the basic specifications of the gear, and the tooth tip correction shape data is used. Since the contact stiffness value between gears is corrected, the change in the contact stiffness value is smoothed, which has the effect of smoothing the speed change, and it is possible to analyze in advance even in the case of such a tooth tip Thus, the same effect as that of the first aspect can be obtained. According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, tooth lead correction shape data is provided as one of the specification information of the basic specifications of the gear, and the tooth lead correction shape data is used. Since the contact stiffness value between gears is corrected, it is possible to improve the transmission characteristics by increasing the contact force when the amount of deflection increases, and it is possible to perform advance analysis even in the case of such a tooth profile Thus, the same effect as the first aspect can be obtained. Also,
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the pitch error data of the tooth profile is given as one of the specification information of the basic data of the gear, and the gear error is determined using the pitch error data. 2. Since the contact stiffness value is corrected, a prior analysis is possible even if there is an error between pitches.
The same effect as the described invention can be obtained.

【0015】また、請求項5記載の発明では、請求項1
記載の発明において、歯車の持つ基本諸元の諸元情報の
一つとして歯車の組立て誤差データが与えられ、その組
立て誤差データを用いて歯車間の接触剛性値が補正され
るので、歯車の組立て誤差があっても事前の解析が可能
になり、請求項1記載の発明と同様の効果を得ることが
できる。また、請求項6記載の発明では、請求項1記載
の発明において、歯車の持つ基本諸元の諸元情報の一つ
として動作環境温度と温度に依存するヤング率データと
が与えられ、その動作環境温度とヤング率データを用い
て歯車間の接触剛性値が補正されるので、温度変化に対
する影響の大きい材料で歯車を構成しても事前の解析が
可能になり、請求項1記載の発明と同様の効果を得るこ
とができる。また、請求項7記載の発明では、請求項1
記載の発明において、歯車の持つ基本諸元の諸元情報の
一つとして歯車と連結する軸の剛性値が与えられ、その
剛性値を加えて歯車間の接触剛性値が補正されるので、
軸の剛性が低くなった場合でも事前の解析が可能にな
り、請求項1記載の発明と同様の効果を得ることができ
る。また、請求項8記載の発明では、請求項1記載の発
明において、歯車の持つ基本諸元の諸元情報の一つとし
て歯車を支持する軸受の剛性値が与えられ、そのデータ
を加えて歯車間の接触剛性値が補正されるので、軸受の
ラジアル剛性が低くなった場合でも事前の解析が可能に
なり、請求項1記載の発明と同様の効果を得ることがで
きる。また、請求項9記載の発明では、請求項1記載の
発明において、歯車の持つ基本諸元の諸元情報の一つと
して歯車を支持するフレームケースの剛性値が与えら
れ、その剛性値を加えて歯車間の接触剛性値が補正され
るので、フレームケースの剛性が低くなった場合でも事
前の解析が可能になり、請求項1記載の発明と同様の効
果を得ることができる。
[0015] According to the fifth aspect of the present invention, in the first aspect,
In the described invention, assembling error data of the gear is given as one of the specification information of the basic data of the gear, and the contact rigidity value between the gears is corrected using the assembling error data. Even if there is an error, the analysis can be performed in advance, and the same effect as that of the first aspect can be obtained. According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the operating environment temperature and the temperature-dependent Young's modulus data are given as one of the specification information of the basic specification of the gear. Since the contact stiffness value between the gears is corrected using the environmental temperature and the Young's modulus data, even if the gears are made of a material having a large influence on the temperature change, it is possible to perform a preliminary analysis. Similar effects can be obtained. Further, according to the invention described in claim 7, according to claim 1,
In the described invention, a stiffness value of a shaft connected to the gear is given as one of the specification information of the basic specification of the gear, and the contact stiffness value between the gears is corrected by adding the stiffness value.
Prior analysis is possible even when the rigidity of the shaft is low, and the same effect as the first aspect can be obtained. According to an eighth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the rigidity value of the bearing supporting the gear is given as one of the specification information of the basic specification of the gear, and the data is added thereto. Since the contact stiffness value between the bearings is corrected, even if the radial stiffness of the bearing is reduced, it is possible to perform an analysis in advance, and the same effect as the first aspect of the invention can be obtained. According to the ninth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the rigidity value of the frame case supporting the gear is given as one of the specification information of the basic specification of the gear, and the rigidity value is added. Since the contact stiffness value between the gears is corrected, even if the rigidity of the frame case is low, it is possible to perform an analysis in advance, and the same effect as the first aspect can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の各実施の形態の歯車設計支援装置を示
す構成ブロック図である。
FIG. 1 is a configuration block diagram illustrating a gear design support device according to each embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態を示す歯車設計支援
方法の動作フロー図である。
FIG. 2 is an operation flowchart of a gear design support method according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態を示す歯車設計支援
方法の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a gear design support method according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施の形態を示す歯車設計支援
方法の他の説明図である。
FIG. 4 is another explanatory diagram of the gear design supporting method according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施の形態を示す歯車設計支援
方法の他の説明図である。
FIG. 5 is another explanatory diagram of the gear design supporting method according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施の形態を示す歯車設計支援
方法の他の説明図である。
FIG. 6 is another explanatory diagram of the gear design supporting method according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施の形態を示す歯車設計支援
方法の動作フロー図である。
FIG. 7 is an operation flowchart of a gear design support method according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施の形態を示す歯車設計支援
方法の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a gear design support method according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施の形態を示す歯車設計支援
方法の動作フロー図である。
FIG. 9 is an operation flowchart of a gear design support method according to a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施の形態を示す歯車設計支
援方法の説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a gear design support method according to a third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第3の実施の形態を示す歯車設計支
援方法の他の説明図である。
FIG. 11 is another explanatory view of the gear design supporting method according to the third embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第4の実施の形態を示す歯車設計支
援方法の動作フロー図である。
FIG. 12 is an operation flowchart of a gear design support method according to a fourth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第4の実施の形態を示す歯車設計支
援方法の説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram of a gear design support method according to a fourth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第4の実施の形態を示す歯車設計支
援方法の他の説明図である。
FIG. 14 is another explanatory diagram of the gear design supporting method according to the fourth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第5の実施の形態を示す歯車設計支
援方法の動作フロー図である。
FIG. 15 is an operation flowchart of a gear design support method according to a fifth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第5の実施の形態を示す歯車設計支
援方法の説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram of a gear design support method according to a fifth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第6の実施の形態を示す歯車設計支
援方法の動作フロー図である。
FIG. 17 is an operation flowchart of a gear design support method according to a sixth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第6の実施の形態を示す歯車設計支
援方法の説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram of a gear design support method according to a sixth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第6の実施の形態を示す歯車設計支
援方法の他の説明図である。
FIG. 19 is another explanatory diagram of the gear design supporting method showing the sixth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第7の実施の形態を示す歯車設計支
援方法の説明図である。
FIG. 20 is an explanatory diagram of a gear design support method according to a seventh embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第8の実施の形態を示す歯車設計支
援方法の説明図である。
FIG. 21 is an explanatory diagram of a gear design support method according to an eighth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第9の実施の形態を示す歯車設計支
援方法の説明図である。
FIG. 22 is an explanatory diagram of a gear design support method according to a ninth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御部 2 CRT 3 キーボード 4 マウス 5 フロッピーディスク装置 6 プリンタ 7 磁気ディスク装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control part 2 CRT 3 Keyboard 4 Mouse 5 Floppy disk device 6 Printer 7 Magnetic disk device

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 駆動軸と被駆動軸間に設置された歯車伝
達機構系をモデル化し、駆動軸の動作に対する被駆動軸
の動的挙動を解析し算出する歯車設計支援方法におい
て、前記歯車の持つ基本諸元の諸元情報および駆動条件
情報を与え、その諸元情報と駆動条件情報を用いて歯車
の歯の噛み合い状態を求め、その噛み合い状態の変化に
対応付けて歯車間の接触剛性値を時系列的に設定し、そ
の接触剛性値に基づいて時系列的に運動方程式を解くこ
とにより算出した駆動軸と被駆動軸の動作解析結果を出
力することを特徴とする歯車設計支援方法。
1. A gear design supporting method for modeling a gear transmission mechanism system installed between a drive shaft and a driven shaft, and analyzing and calculating dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft. Given the specification information and driving condition information of the basic specifications possessed, the meshing state of the gear teeth is determined using the specification information and the driving condition information, and the contact stiffness value between the gears is associated with the change in the meshing state. A gear design support method characterized in that a time series is set in a time series, and a motion analysis result of a drive shaft and a driven shaft calculated by solving a motion equation in a time series based on the contact stiffness value is output.
【請求項2】 請求項1記載の歯車設計支援方法におい
て、歯車の持つ基本諸元の諸元情報中に歯先修正形状デ
ータを含み、その歯先修正形状データを用いて歯車間の
接触剛性値を補正することを特徴とする歯車設計支援方
法。
2. The gear design support method according to claim 1, wherein the specification information of the basic data of the gear includes tooth tip correction shape data, and the contact rigidity between the gears is determined using the tooth tip correction shape data. A gear design support method comprising correcting a value.
【請求項3】 請求項1記載の歯車設計支援方法におい
て、歯車の持つ基本諸元の諸元情報中に歯すじ修正形状
データを含み、その歯すじ修正形状データを用いて歯車
間の接触剛性値を補正することを特徴とする歯車設計支
援方法。
3. The gear design support method according to claim 1, wherein the specification information of the basic specifications of the gear includes tooth lead correction shape data, and the contact stiffness between the gears is used by using the tooth lead correction shape data. A gear design support method comprising correcting a value.
【請求項4】 請求項1記載の歯車設計支援方法におい
て、歯車の持つ基本諸元の諸元情報中に歯形のピッチ間
誤差データを含み、そのピッチ間誤差データを用いて歯
車間の接触剛性値を補正することを特徴とする歯車設計
支援方法。
4. The gear design supporting method according to claim 1, wherein the data on the basic specifications of the gear include error data of the pitch of the tooth profile, and the contact stiffness between the gears is determined by using the error data of the pitch. A gear design support method comprising correcting a value.
【請求項5】 請求項1記載の歯車設計支援方法におい
て、歯車の持つ基本諸元の諸元情報中に歯車の組立て誤
差データを含み、その組立て誤差データを用いて歯車間
の接触剛性値を補正することを特徴とする歯車設計支援
方法。
5. The gear design support method according to claim 1, wherein the specification information of the basic specification of the gear includes gear assembly error data, and the contact stiffness value between the gears is determined using the assembly error data. A gear design support method characterized by correcting.
【請求項6】 請求項1記載の歯車設計支援方法におい
て、歯車の持つ基本諸元の諸元情報中に動作環境温度と
温度に依存するヤング率データとを含み、その動作環境
温度とヤング率データを用いて歯車間の接触剛性値を補
正することを特徴とする歯車設計支援方法。
6. The gear design support method according to claim 1, wherein the specification information of the basic specification of the gear includes operating environment temperature and Young's modulus data depending on the temperature, and the operating environment temperature and Young's modulus are included. A gear design support method, wherein a contact stiffness value between gears is corrected using data.
【請求項7】 請求項1記載の歯車設計支援方法におい
て、歯車の持つ基本諸元の諸元情報中に歯車と連結する
軸の剛性値を含み、その剛性値を加えて歯車間の接触剛
性値を補正することを特徴とする歯車設計支援方法。
7. The gear design supporting method according to claim 1, wherein the specification information of the basic specification of the gear includes a stiffness value of a shaft connected to the gear, and the stiffness value is added to the contact stiffness between the gears. A gear design support method comprising correcting a value.
【請求項8】 請求項1記載の歯車設計支援方法におい
て、歯車の持つ基本諸元の諸元情報中に歯車を支持する
軸受の剛性値を含み、そのデータを加えて歯車間の接触
剛性値を補正することを特徴とする歯車設計支援方法。
8. The gear design supporting method according to claim 1, wherein the specification information of the basic specification of the gear includes a stiffness value of a bearing supporting the gear, and the data is added to the contact stiffness value between the gears. A gear design support method characterized by correcting the following.
【請求項9】 請求項1記載の歯車設計支援方法におい
て、歯車の持つ基本諸元の諸元情報中に歯車を支持する
フレームケースの剛性値を含み、その剛性値を加えて歯
車間の接触剛性値を補正することを特徴とする歯車設計
支援方法。
9. The gear design supporting method according to claim 1, wherein the specification information of the basic specification of the gear includes a rigidity value of the frame case supporting the gear, and the rigidity value is added to the contact between the gears. A gear design support method characterized by correcting a rigidity value.
【請求項10】 駆動軸と被駆動軸間に設置された歯車
伝達機構系をモデル化し駆動軸の動作に対する被駆動軸
の動的挙動を解析し算出する歯車設計支援装置におい
て、歯車の持つ基本諸元の諸元情報および駆動条件情報
を与える入力手段と、歯車の歯の噛合い状態を求める噛
合い状態算出手段と、その噛合い状態算出手段により求
められた噛合い状態に合わせて歯車間の接触剛性値を時
系列的に設定する剛性設定手段と、その剛性設定手段に
より設定された接触剛性値を用いて時系列的に運動方程
式を解く計算手段と、その計算手段が運動方程式を解く
ことにより求められた駆動軸と被駆動軸の動作解析結果
を出力する出力手段とを備えたことを特徴とする歯車設
計支援装置。
10. A gear design support apparatus for modeling a gear transmission mechanism system installed between a drive shaft and a driven shaft and analyzing and calculating dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft. Input means for providing the specification information of the specifications and the driving condition information; meshing state calculating means for calculating the meshing state of the gear teeth; Stiffness setting means for setting a contact stiffness value in time series, calculation means for solving a motion equation in time series using the contact stiffness values set by the stiffness setting means, and the calculation means solving the motion equation A gear design support device comprising: a driving shaft obtained by the above operation; and an output unit for outputting a result of operation analysis of the driven shaft.
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