JP2014240685A - Gear design support method, program and device - Google Patents

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川島 康成
Yasunari Kawashima
康成 川島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gear design support method capable of analyzing dynamic behavior with sufficient analysis accuracy even to shaft vibration dynamically changing.SOLUTION: In a deflection amount calculation step of obtaining a deflection amount of a gear on a gear action line corresponding to a rotation direction in between meshing gears, the deflection amount is obtained by summing the difference of products of a gear rotation angle and a basic circle radius between the meshing gears, a changed part of a contact distance, a product of a changed part of a drive side contact angle and a drive side basic circle radius, a product of a changed part of a driven side contact angle and a driven side basic circle radius, and a changed part calculated from a deflection angle of a bearing part and a tooth width meshing position.

Description

本発明は、駆動軸と被駆動軸に設けられた歯車伝達機構系をモデル化して、駆動軸の動作に対する被駆動軸の動的挙動を解析する歯車設計支援方法、プログラム、および装置に関する。   The present invention relates to a gear design support method, program, and apparatus for modeling a gear transmission mechanism system provided on a drive shaft and a driven shaft and analyzing the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft.

従来より、歯車の設計支援として、歯車対の駆動側と従動側にエンコーダを設けて計測することで、寿命を予測する手法が知られている。しかし、この手法では実際に実物がないと予測できないため、歯車の設計支援を行うことはできない。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a gear design support, a method for predicting a life by providing an encoder on a driving side and a driven side of a gear pair and measuring it is known. However, with this method, it is impossible to predict that there is no actual object, so it is not possible to provide gear design support.

このため、仮想空間での予測を行う歯車の設計支援方法として、特許文献1が知られている。
特許文献1を参照すると、歯車形状誤差、駆動条件、歯車支持構造体の軸受剛性を設定し、並進運動によるたわみ量の変化分を厳密に計算することで、回転伝達特性や歯車起振力を予測するための構成について記載されている。
For this reason, Patent Document 1 is known as a gear design support method for performing prediction in a virtual space.
With reference to Patent Document 1, by setting the gear shape error, driving conditions, bearing rigidity of the gear support structure, and calculating the amount of change in the deflection due to translational motion, the rotational transmission characteristics and gear vibration force can be calculated. A configuration for prediction is described.

しかしながら、上述した特許文献1は、並進運動の影響を考慮できるように軸間変動量の値に応じた歯面位置変化量を逐次、解析するものであるが、傾く方向(偏角方向:θx,θy)に振動した場合には、解析精度が低下するおそれがあった。   However, Patent Document 1 described above sequentially analyzes the tooth surface position change amount according to the value of the inter-axis fluctuation amount so that the influence of the translational motion can be taken into account. However, the inclination direction (the declination direction: θx). , Θy), the analysis accuracy may be reduced.

製品の小型、軽量化が進んでくると軸受けも安価な樹脂のスベリ軸受けの適用により、軸受隙間の増加や、摩耗による隙間増加の傾向があった。また、軸受け支持構造体も板厚の薄い板金への転換により軸受剛性の低下傾向があった。こうした場合、従来では問題とならなかった軸間の並進振動や偏角振動で、回転ムラに影響を及ぼすおそれもあり、それを設計段階で予測できる設計支援ツールが強く望まれていた。   As products become smaller and lighter, bearings tend to increase in bearing clearance and clearance due to wear due to the application of inexpensive plastic sliding bearings. Also, the bearing support structure has a tendency to decrease the bearing rigidity due to the conversion to a sheet metal with a thin plate thickness. In such a case, translational vibration and deviated vibration between axes, which has not been a problem in the past, may affect the rotation unevenness, and a design support tool that can predict this at the design stage has been strongly desired.

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、動的に変化する軸の振動に対しても十分な解析精度で動的挙動が解析できる歯車設計支援方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a gear design support method capable of analyzing dynamic behavior with sufficient analysis accuracy even with respect to dynamically changing shaft vibration. To do.

かかる目的を達成するために、本発明に係る歯車設計支援方法は、駆動軸と被駆動軸に設けられた歯車伝達機構系をモデル化して、駆動軸の動作に対する被駆動軸の動的挙動を解析するコンピュータで実行される歯車設計支援方法において、解析対象とする歯車の諸元情報及び駆動条件情報の入力を受ける基本入力工程と、該歯車を回転支持する軸受に関する情報の入力を受ける歯車軸受情報入力工程と、基本入力工程および歯車軸受情報入力工程での入力に基づいて、かみ合う歯車間における回転方向に対応した歯車作用線上での該歯車のたわみ量を求めるたわみ量算出工程と、たわみ量および歯対剛性の積からかみ合い力を算出し、歯車作用線上で接触している歯対に関する運動方程式を生成する運動方程式導出工程と、該運動方程式を時系列的に解く時系列計算工程と、を含み、たわみ量算出工程では、たわみ量を、かみ合う歯車間における歯車回転角および基礎円半径の積の差分と、接点距離の変化分と、駆動側接点角度の変化分および駆動側基礎円半径の積と、被駆動側接点角度の変化分および被駆動側基礎円半径の積と、軸受部の偏角および歯幅かみ合い位置から算出される変化分と、の総和として求めることを特徴とする。   In order to achieve this object, the gear design support method according to the present invention models the gear transmission mechanism system provided on the drive shaft and the driven shaft, and shows the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft. In a gear design support method executed by a computer to be analyzed, a basic input step for receiving input of specification information and driving condition information of a gear to be analyzed, and a gear bearing for receiving input of information relating to a bearing that rotatably supports the gear Deflection amount calculation step for obtaining the deflection amount of the gear on the gear action line corresponding to the rotation direction between the meshing gears based on the input in the information input step, the basic input step and the gear bearing information input step, and the deflection amount And calculating the meshing force from the product of the tooth pair rigidity and generating a motion equation for the tooth pair contacting on the gear action line, and the motion equation A time series calculation step that solves in series, and in the deflection amount calculation step, the deflection amount is determined by calculating the difference between the product of the gear rotation angle and the basic circle radius between the meshing gears, the change in the contact distance, and the contact on the drive side. Product of angle change and driving side basic circle radius, product of driven side contact angle change and driven side basic circle radius, and change calculated from bearing part deflection angle and tooth width meshing position It is characterized by calculating | requiring as a sum total of.

以上のように、本発明によれば、動的に変化する軸の振動に対しても十分な解析精度で動的挙動が解析できる歯車設計支援方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a gear design support method capable of analyzing dynamic behavior with sufficient analysis accuracy even for dynamically changing shaft vibrations.

第1の実施形態による計算手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation procedure by 1st Embodiment. たわみ量ψの導出式における各パラメータの関係性を説明する図である。It is a figure explaining the relationship of each parameter in the derivation formula of deflection amount (psi). かみ合う歯車間における基礎円と歯車作用線を示す図である。It is a figure which shows the basic | foundation circle | round | yen and gear action line | wire between meshing gears. たわみ量ψの導出式における、偏角θx,θyに関連する各パラメータの関係性を説明する図である。It is a figure explaining the relationship of each parameter relevant to the deflection angles (theta) x and (theta) y in the derivation | leading-out formula of the deflection amount (psi). 歯車の運動方程式における各パラメータの関係性を説明する図である。It is a figure explaining the relationship of each parameter in the equation of motion of a gearwheel. かみ合い歯対毎のかみ合い力の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the meshing force for every meshing tooth pair. かみ合い力Ftの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the meshing force Ft. 回転角度誤差における解析結果例を示す図である。It is a figure which shows the example of an analysis result in a rotation angle error. 軸受け偏角θxの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of bearing deflection angle (theta) x. 従来技術での解析結果例を示す図である。It is a figure which shows the example of an analysis result in a prior art. 第1の実施形態による解析結果例を示す図である。It is a figure which shows the example of an analysis result by 1st Embodiment. 第1の実施形態における時系列計算工程の中身となる動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement used as the content of the time series calculation process in 1st Embodiment. 第3の実施形態における時系列計算工程の中身となる動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement used as the content of the time series calculation process in 3rd Embodiment. 歯車の軸受部における支持構成例を示す図である。It is a figure which shows the support structural example in the bearing part of a gearwheel. 第6の実施形態における時系列計算工程の中身となる動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement used as the content of the time series calculation process in 6th Embodiment. 感光体ドラムを回転させる動力伝達機構50を示す図である。It is a figure which shows the power transmission mechanism 50 which rotates a photoreceptor drum. 転写ベルトを回転させる動力伝達機構60を示す図である。It is a figure which shows the power transmission mechanism 60 which rotates a transfer belt. 第9の実施形態による歯車設計支援装置1周りの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example around the gear design assistance apparatus 1 by 9th Embodiment. 第10の実施形態による歯車設計支援装置1周りの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example surrounding the gear design assistance apparatus 1 by 10th Embodiment.

次に、本発明に係る歯車設計支援方法を適用した一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。   Next, an embodiment to which the gear design support method according to the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

各実施形態は、歯車設計支援方法、歯車設計支援プログラムを記録した記録媒体及び歯車設計支援装置に関する。詳細には、歯車の基本諸元と駆動情報と誤差情報(歯車形状誤差)、歯車を回転支持する回転軸受けや歯車支持構造体などの情報を与えることで、実稼動に近い状態での歯車機構系の伝達特性やかみ合い時の振動源である歯車起振力を推定できるようにする。
各実施形態は、こうして事前に歯車機構系に関する問題がないか確認できる歯車設計支援装置、歯車設計支援方法及び記録媒体に関する。
Each embodiment relates to a gear design support method, a recording medium recording a gear design support program, and a gear design support device. Specifically, the gear mechanism in a state close to actual operation is provided by providing basic specifications of the gear, drive information, error information (gear shape error), and information such as a rotating bearing and a gear support structure for rotating and supporting the gear. It is possible to estimate the transmission characteristics of the system and the gear excitation force that is the vibration source at the time of meshing.
Each embodiment relates to a gear design support device, a gear design support method, and a recording medium that can confirm whether there is a problem related to the gear mechanism system in advance.

このため、各実施形態は、例えば複写機やプリンタ等の画像形成装置に適用できると共に、歯車機構系を用いた精密機械製品である情報機器、家電製品、ロボット等幅広い分野での設計工程で応用ができる。   For this reason, each embodiment can be applied to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, and can be applied to design processes in a wide range of fields such as information equipment, home appliances, and robots that are precision machine products using a gear mechanism system. Can do.

〔第1の実施形態〕
次に、第1の実施形態について説明する。
図1に、第1の実施形態による解析プログラムの計算フローチャートを示す。解析の手順としては、まず、基本入力工程において、解析対象となる歯車の基本諸元情報とその駆動条件情報を入力する(ステップS1)。基本諸元情報としては、歯車の歯数、歯の大きさを示すモジュール、歯の圧力角、歯のねじれ角、歯車の歯幅、歯車の材質、歯車の慣性モーメント、歯車同士の軸間距離などである。また、駆動条件情報としては、例えば駆動歯車と従動歯車の初期角度(どの歯とどの歯からかみ合い始めるのか)と駆動軸に与える目標速度や駆動トルク、被駆動軸に加わる負荷トルクである。
[First Embodiment]
Next, a first embodiment will be described.
FIG. 1 shows a calculation flowchart of the analysis program according to the first embodiment. As an analysis procedure, first, in the basic input process, basic specification information of the gear to be analyzed and its driving condition information are input (step S1). The basic specification information includes the number of gear teeth, the tooth size module, tooth pressure angle, tooth helix angle, gear tooth width, gear material, gear moment of inertia, and the distance between gears. Etc. The driving condition information includes, for example, initial angles of the driving gear and the driven gear (which tooth starts to engage with which tooth), a target speed or driving torque applied to the driving shaft, and a load torque applied to the driven shaft.

次に歯車を回転支持する軸受に関する情報として、回転軸の隙間や軸受け並進バネ剛性、軸受け偏角バネ剛性、軸受け並進減衰係数、軸受け偏角減衰係数、を歯車軸受情報入力工程で与える(ステップS2)。例えば、軸受けに隙間がある場合、この隙間の範囲内で歯車が並進運動するので、その隙間量を設定する。あるいは、軸受けバネ剛性が小さい場合、歯車に加わる荷重に応じて並進運動、偏角運動することになる。その軸受けバネ剛性や減衰係数を設定する。ここで、設定する偏角バネ剛性や偏角減衰係数は、それぞれ2方向成分(X軸まわり,Y軸まわり)の値である。   Next, as information on the bearing for rotating and supporting the gear, the clearance of the rotating shaft, the bearing translation spring stiffness, the bearing deflection spring stiffness, the bearing translation damping coefficient, and the bearing deflection damping coefficient are given in the gear bearing information input step (step S2). ). For example, if there is a gap in the bearing, the gear moves in translation within the gap, so the gap amount is set. Alternatively, when the bearing spring rigidity is small, translational motion and declination motion are performed according to the load applied to the gear. The bearing spring stiffness and damping coefficient are set. Here, the declination spring rigidity and declination attenuation coefficient to be set are values of two-direction components (around the X axis and around the Y axis), respectively.

これらのデータを与えた後、解析条件として、歯車駆動系の解析対象動作時間と解析ステップ(解析時間間隔)等の設定をする(ステップS3)。歯車駆動系は、駆動側の歯と被駆動側の歯をかみ合わせて動力を伝達しており、この歯のかみ合いは、それぞれの回転角度に応じて、常に変化している。動力伝達に関わる歯同士の接触力であるかみ合い力Ftは、接触剛性(歯対剛性)値Ktとたわみ量ψの積として求められる。   After these data are given, the analysis target operation time of the gear drive system and the analysis step (analysis time interval) are set as analysis conditions (step S3). The gear drive system transmits power by meshing the driving-side teeth and the driven-side teeth, and the meshing of these teeth constantly changes according to the respective rotation angles. The meshing force Ft, which is a contact force between teeth involved in power transmission, is obtained as a product of a contact stiffness (tooth-to-rigidity) value Kt and a deflection amount ψ.

そこで、本実施形態ではそのたわみ量ψを、下記の式により求める(ステップS4)。
ψ=ψa+ψb+ψc+ψd+ψe
Therefore, in this embodiment, the deflection amount ψ is obtained by the following equation (step S4).
ψ = ψa + ψb + ψc + ψd + ψe

ψa〜ψeのそれぞれについて、図2〜図4を参照して説明する。
ψaは、歯車回転角(θz1,θz2)と基礎円半径(rb1,rb2)の積の差分であり、下記の式により求められる。
ψa=rb1・θz1−rb2・θz2
Each of ψa to ψe will be described with reference to FIGS.
ψa is the difference between the product of the gear rotation angle (θz1, θz2) and the basic circle radius (rb1, rb2), and is obtained by the following equation.
ψa = rb1 · θz1−rb2 · θz2

ψbは、接点距離の変化分ΔLgであり、下記の式により求められる。
ψb=ΔLg=Lg’−Lg
ただし、Lg’は初期の接点距離であり、下記の式により求められる。
Lg’=SQRT{(x2’−x1’)2+(y2’−y1’)2−(rb1+rb2)2
ただし、(x1’,y1’)は初期の駆動歯車基礎円座標、(x2’,y2’)は初期の被駆動歯車基礎円座標である。
ψb is the change ΔLg in the contact distance, and is obtained by the following equation.
ψb = ΔLg = Lg′−Lg
However, Lg ′ is an initial contact distance and is obtained by the following formula.
Lg ′ = SQRT {(x2′−x1 ′) 2 + (y2′−y1 ′) 2 − (rb1 + rb2) 2 }
However, (x1 ′, y1 ′) is the initial driving gear basic circle coordinates, and (x2 ′, y2 ′) is the initial driven gear basic circular coordinates.

ψcは、駆動側接点角度の変化分Δφと駆動側基礎円半径rb1の積であり、下記の式により求められる。
ψc=Δφ・rb1=(φ’−φ)・rb1
ただし、φ’は初期の接点角度、すなわちx軸から接点位置までの角度であり、下記の式により求められる。
φ’=α’−θj’
ただし、α’は初期の圧力角であり、θj’は初期の軸間角度である。
ψc is a product of the change Δφ in the drive side contact angle and the drive side basic circle radius rb1, and is obtained by the following equation.
ψc = Δφ · rb1 = (φ′−φ) · rb1
However, φ ′ is an initial contact angle, that is, an angle from the x-axis to the contact position, and is obtained by the following equation.
φ ′ = α′−θj ′
Where α ′ is the initial pressure angle and θj ′ is the initial inter-axis angle.

ψdは、被駆動側接点角度の変化分Δφと被駆動側基礎円半径rb2の積であり、下記の式により求められる。
ψd=Δφ・rb2=(φ’−φ)・rb2
ψd is the product of the change Δφ of the driven side contact angle and the driven side basic circle radius rb2, and is obtained by the following equation.
ψd = Δφ · rb2 = (φ′−φ) · rb2

ψeは、軸受部の偏角θx,θyと歯幅かみ合い位置Lbから算出する変化分であり、下記の式により求められる。
ψe=−(Lb・θx・cosα)+(Lb・θy・sinα)
ただし、歯幅bとして−b/2≦Lb≦+b/2とする。また、Lbは歯幅方向のかみ合い位置を示すものであり、歯幅中央をゼロとした値である。
ψe is a change calculated from the deflection angles θx and θy of the bearing portion and the tooth width meshing position Lb, and is obtained by the following equation.
ψe = − (Lb · θx · cos α) + (Lb · θy · sin α)
However, the tooth width b is set to −b / 2 ≦ Lb ≦ + b / 2. Lb indicates the meshing position in the tooth width direction, and is a value with the center of the tooth width set to zero.

このように本実施形態では、たわみ量ψを、ψa、ψb、ψc、ψd、ψeの5つの成分の総和から求める。   As described above, in this embodiment, the deflection amount ψ is obtained from the sum of the five components ψa, ψb, ψc, ψd, and ψe.

本実施形態と従来技術との対比として述べると、これまでの一般的な歯車の解析では、回転運動の伝達ということでψaの成分だけを用いて求めるものが大半であり、一部の従来技術でも、軸受の並進運動までしか考慮されていなかった。   As a comparison between the present embodiment and the prior art, most of the conventional analysis of gears so far requires only the component of ψa for transmission of rotational motion, and some prior art However, only the translational motion of the bearing was considered.

図3に、インボリュート歯形によりかみ合う歯車間における基礎円と歯車作用線を模式的に示す。
歯車の歯面形状はインボリュート歯形が大半を占め、この歯面同士のかみ合いは、図3に示すように各歯車の基礎円上に接線を設けたたすきがけベルトの運動とみなすことができる。この接線が歯車作用線となる。回転方向によってベルトのかけ方が変わる。ベルト機構は引っ張り合いで動力を伝えるのに対して、歯車は押し合いで動力を伝える。その動力(伝達力)の大きさは、ベルトの場合は双方のプーリの巻き取り/巻き出しの差分に応じて変化する。この差分量がベルトの伸びとなり、これにベルトのバネ剛性をかけることでベルト張力となる。また、プーリが並進運動した場合を考えると、プーリの並進運動に伴って接点間距離が変化し、これによってもベルトが伸縮する。また、プーリとベルトの接触点の位置も変化し、これによってもベルトが伸縮する。これらの成分を歯車に置き換えることで、それぞれの成分を数式化することができる。
FIG. 3 schematically shows a basic circle and a gear action line between gears meshing with an involute tooth profile.
Involute tooth profiles occupy most of the tooth surface shapes of the gears, and the meshing of the tooth surfaces can be regarded as the movement of a marking belt provided with a tangent line on the basic circle of each gear as shown in FIG. This tangent is the gear action line. Depending on the direction of rotation, the belt application changes. The belt mechanism transmits power by pulling, while the gear transmits power by pushing. In the case of a belt, the magnitude of the power (transmission force) changes according to the difference between the winding and unwinding of both pulleys. This difference amount becomes the belt elongation, and the belt tension is obtained by applying the spring rigidity of the belt to the belt elongation. Considering the case where the pulley moves in translation, the distance between the contacts changes with the translation of the pulley, and the belt also expands and contracts. In addition, the position of the contact point between the pulley and the belt changes, and the belt expands and contracts due to this. By replacing these components with gears, it is possible to formulate each component.

ここで、歯車が並進運動すると、歯面上の接触する点が変化する。これは、ベルト駆動系に例えるとプーリ上にベルトが余分に巻きついたり、解けたりする形となって、張力変化となる。本実施形態では、歯車駆動系にも同様の働きが考えられるので、このメカニズムを数式に反映している。   Here, when the gear moves in translation, the point of contact on the tooth surface changes. In the case of a belt drive system, this is a form in which the belt is excessively wound or unwound on the pulley, resulting in a change in tension. In the present embodiment, the same function can be considered for the gear drive system, and this mechanism is reflected in the mathematical expression.

また、軸受の並進運動までの考慮による従来技術では、歯車軸の偏角θx,θyが小さい場合なら問題ないが、大きくなったりする場合、解析精度の低下が懸念される。そこで、本実施形態では、さらにψeとしての、軸受部の偏角θx,θyと歯幅かみ合い位置Lbから算出する変化分[ψe=−(Lb・θx・cosα)+(Lb・θy・sinα)]を加えた5成分のたわみ量ψからかみ合い力を算出する。   Further, in the prior art based on the consideration up to the translational motion of the bearing, there is no problem if the gear shaft deflection angles θx and θy are small. Therefore, in the present embodiment, a change calculated from the deflection angles θx and θy of the bearing portion and the tooth width meshing position Lb [ψe = − (Lb · θx · cosα) + (Lb · θy · sinα) as ψe. ], The meshing force is calculated from the deflection amount ψ of the five components.

図4に示すように、歯幅方向のかみ合い点(かみ合い歯幅の中心)で、軸が偏角した場合、接触点がオフセットされる。この変化分を数式化して加えることで、逐次、偏角θx,θyに対応したかみ合い力Ftが得られる。   As shown in FIG. 4, when the shaft is deviated at the meshing point in the tooth width direction (center of the meshing tooth width), the contact point is offset. By adding this change in numerical form, the meshing force Ft corresponding to the declination angles θx and θy can be obtained sequentially.

次に運動方程式導出工程では、こうして求めたたわみ量ψやかみ合い力Ftを用いて、微分方程式である運動方程式を各歯車ごと算出する(ステップS5)。この歯車の運動方程式は、図5の説明図を参照し、軸回転方向(θ)と並進方向(x,y)である任意の歯車に関してたてると、下記式のようになる。   Next, in the equation of motion derivation, the equation of motion, which is a differential equation, is calculated for each gear using the deflection amount ψ and the meshing force Ft thus obtained (step S5). The equation of motion of the gear is expressed by the following equation when an arbitrary gear having an axial rotation direction (θ) and a translational direction (x, y) is determined with reference to the explanatory diagram of FIG.

Figure 2014240685
Figure 2014240685

次に時系列計算工程では、この運動方程式(微分方程式)を連立させて時系列的に解く(ステップS6)。ここではこの力の釣り合いを微小時間毎(解析ステップ毎)に求め、計算を進めていく。数値解法としては、微分方程式を解く一般的なオイラー法やルンゲクッタ法、ニューマークβ法などで対応できるので、ここでは省略する。   Next, in the time series calculation step, this equation of motion (differential equation) is simultaneously solved and solved in time series (step S6). Here, the balance of this force is obtained every minute time (each analysis step), and the calculation is advanced. As a numerical solution method, a general Euler method, a Runge-Kutta method, a Newmark β method, or the like that solves a differential equation can be used, and the description is omitted here.

定常状態で所定の時間を解析すると、図6のようにかみ合っている歯ごとのかみ合い力が得られる。これらの総和としてのかみ合い力Ftの例を図7に示す。こうしたかみ合い力Ftが歯車を駆動する力(トルク)となり、その反力が軸受に加わり、装置全体に振動を加える歯車起振力となる。この歯車駆動力のかみ合い周期の変動成分によって、回転ムラを生じさせる。   When the predetermined time is analyzed in the steady state, the meshing force for each meshing tooth is obtained as shown in FIG. An example of the meshing force Ft as a sum of these is shown in FIG. The meshing force Ft becomes a force (torque) for driving the gear, and the reaction force is applied to the bearing, and becomes a gear vibration force that applies vibration to the entire apparatus. Rotational unevenness is caused by the fluctuation component of the gear driving force meshing cycle.

その後、解析時間が終了した場合(ステップS7;Yes)、ここまで時系列にステップ時間毎に蓄積してきた解析結果をグラフや表として表示ディスプレイやプリンタに出力したり、データとして記録媒体に保存する(ステップS8)。この解析結果は、例えば図8に示す回転特性としての、駆動軸と被駆動軸の時間に対する角度伝達誤差、角速度伝達誤差、そして軸受に加わったかみ合い力の反力としての歯車起振力などである。   After that, when the analysis time ends (step S7; Yes), the analysis results accumulated so far in time stepwise are output as graphs and tables to a display display or printer, or stored as data in a recording medium. (Step S8). The analysis results are, for example, the rotational characteristics shown in FIG. 8 such as the angular transmission error with respect to the time of the drive shaft and the driven shaft, the angular velocity transmission error, and the gear vibration force as the reaction force of the meshing force applied to the bearing. is there.

次に、上述した軸受の並進運動までの考慮による従来技術での解析結果と、本実施形態に基づく解析結果との比較について、図9〜図11を参照して説明する。ここでは、図9に示すような、軸受け偏角θx方向に微小偏角振動(θx=0.0017・sin(2・π・f・t)[rad]、周波数f=80Hz)を与え、駆動側の歯車全体を加振した場合の回転ムラを求める解析事例について説明する。   Next, a comparison between the analysis result of the conventional technique based on the above-described consideration of the translational motion of the bearing and the analysis result based on the present embodiment will be described with reference to FIGS. Here, as shown in FIG. 9, a minute deflection vibration (θx = 0.0017 · sin (2 · π · f · t) [rad], frequency f = 80 Hz) is applied in the bearing deflection angle θx direction, and driving is performed. An analysis example for obtaining rotation unevenness when the entire side gear is vibrated will be described.

この従来技術での解析結果例を図10に示す。図10に示す従来技術での解析結果では、速度ムラが均一となっており、周波数解析して速度ムラ成分をみると、80Hzの成分はみられず、かみ合い周期関連の成分のみである。   FIG. 10 shows an example of the analysis result of this prior art. In the analysis result of the prior art shown in FIG. 10, the speed unevenness is uniform, and when the speed unevenness component is seen by frequency analysis, the 80 Hz component is not seen, and only the meshing cycle related component is found.

これに対し、本実施形態による解析結果例を図11に示す。図11に示す本実施形態による解析結果では、速度ムラが変動しており、周波数解析して速度ムラの成分をみると、軸受け偏角θxの振動成分である80Hz成分が確認できている。このように、歯車に偏角の振動などが加わった場合やかみ合い力で偏角方向に振動する場合など、本実施形態の解析を実施することで、その回転特性(速度ムラなど)や歯車起振力を予測することが可能となる。   On the other hand, the example of the analysis result by this embodiment is shown in FIG. In the analysis result according to the present embodiment shown in FIG. 11, the speed unevenness is fluctuating, and the 80 Hz component which is the vibration component of the bearing deflection angle θx can be confirmed by analyzing the frequency and examining the component of the speed unevenness. As described above, when the gear is subjected to deviating vibration or when it is vibrated in the declination direction due to the meshing force, the analysis of this embodiment can be performed to determine its rotational characteristics (speed unevenness, etc.) The vibration force can be predicted.

以上のように、上述した第1の実施形態は、歯車の回転伝達特性や歯車起振力に影響を与える設計パラメータである歯車諸元や歯車の回転支持構成、駆動条件などの設計パラメータの影響を事前にかつ短時間の解析によって予測することを目的とする。その際、解析は、慣性項や回転速度の影響としての共振現象、並進運動、軸の偏角振動の影響などによる動的挙動を考慮して行う。このことにより、歯車機構系に関して問題がないか確認し、歯車駆動系を試作し評価するといった作業を無くして、高精度にかつ容易に歯車設計支援を行うことのできる歯車設計支援方法を提供することを目的とする。   As described above, in the first embodiment described above, the influence of the design parameters such as the gear specifications, the rotation support configuration of the gear, and the drive conditions, which are the design parameters that affect the rotation transmission characteristics and the gear vibration force of the gear. The purpose of this is to predict in advance by a short analysis. At that time, the analysis is performed in consideration of the dynamic behavior due to the influence of the resonance phenomenon, the translational movement, the influence of the declination vibration of the shaft, etc. This provides a gear design support method that can easily and accurately support gear design without checking the gear mechanism system for problems, eliminating the need to prototype and evaluate the gear drive system. For the purpose.

このため、上述した第1の実施形態は、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て、駆動軸の動作に対する被駆動軸の動的挙動を解析・算出する歯車設計支援方法において、下記の各工程を有する。
(1) 解析対象とする歯車の基本諸元である諸元情報及び目標速度や負荷トルクの駆動条件情報の入力を受ける基本入力工程
(2) 歯車を回転支持する軸受に関する、回転軸との隙間や軸受けバネ剛性、軸受け減衰係数(並進方向XYZ、回転方向θz、偏角方向θx,θy)の情報の入力を受ける歯車軸受情報入力工程
(3) 基本入力工程と歯車軸受情報入力工程により、歯車の基礎円中心座標と基礎円半径の情報を得て、回転方向に対応した接線(歯車作用線)を求め、この接線上の歯車かみ合い時のたわみ量を求めるたわみ量算出工程
(4) たわみ量と歯対剛性の積からかみ合い力を算出し、これらの力が歯車作用線上で接触している歯対に対して運動方程式を生成する運動方程式導出工程
(5) 時系列的にこの運動方程式を解く時系列計算工程
(6) 該時系列計算工程の計算した駆動軸と被駆動軸の動作結果を出力する出力工程
Therefore, the first embodiment described above models a gear transmission mechanism system installed between the drive shaft and the driven shaft, and analyzes and calculates the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft. The design support method includes the following steps.
(1) Basic input process that receives input of basic specification information of gears to be analyzed and driving condition information of target speed and load torque. (2) Clearance between rotating shaft and bearing for rotation support of gear. Gear bearing information input process for receiving information on bearing stiffness, bearing spring stiffness, bearing damping coefficient (translation direction XYZ, rotation direction θz, declination direction θx, θy) (3) The basic input process and gear bearing information input process Deflection amount calculation process (4) Determining the amount of deflection when the tangent (gear line of action) corresponding to the direction of rotation is obtained by obtaining information on the center circle center coordinates and the base circle radius of the gear and engaging the gear on this tangent line (4) The meshing force is calculated from the product of the tooth-to-tooth stiffness, and the equation of motion is derived for generating the equation of motion for the tooth-pair in which these forces are in contact with the gear action line (5). When solving Column calculating step (6) time series calculation calculated drive shaft of the step and the output step of outputting the operation result of the driven shaft

そして、上記のたわみ量算出工程では、たわみ量ψを、ψa、ψb、ψc、ψd、ψeの5つの成分の総和として求める。ただし、
ψaは、かみ合う歯車間における、歯車回転角と基礎円半径の積の差分
ψbは、接点距離の変化分
ψcは、駆動側接点角度の変化分と駆動側基礎円半径の積
ψdは、被駆動側接点角度の変化分と被駆動側基礎円半径の積
ψeは、軸受部の偏角と歯幅かみ合い位置から算出される変化分
In the deflection amount calculation step, the deflection amount ψ is obtained as the sum of the five components ψa, ψb, ψc, ψd, and ψe. However,
ψa is the difference between the product of the gear rotation angle and the basic circle radius between the meshing gears ψb is the contact distance change ψc is the product of the drive side contact angle change and the drive side basic circle radius ψd is the driven The product of the change in the side contact angle and the driven side basic circle radius ψe is the change calculated from the deviation angle of the bearing and the tooth width meshing position.

本実施形態では、回転ムラや歯車起振力を発生させる要因のひとつである歯車偏角振動を解析プログラムに組み込み、この偏角振動によるたわみ量の変化分を厳密に計算し、かみ合いながらの回転運動と偏角振動する歯車の動的挙動を解析できるようになる。   In this embodiment, gear deflection vibration, which is one of the factors that generate rotation unevenness and gear vibration force, is incorporated into the analysis program, and the amount of change in deflection due to this deflection vibration is calculated strictly, and rotation while meshing. It becomes possible to analyze the dynamic behavior of gears that vibrate and deviate.

その結果、歯車の回転伝達特性や歯車起振力に影響を与える設計パラメータである歯車諸元や歯車の回転支持構成、駆動条件などの設計パラメータの影響を事前にかつ短時間の解析によって予測することができる。その際、解析は動的挙動を考慮して行う。この動的挙動は、慣性項や回転速度の影響によるものであり、例えば共振現象、並進運動、軸の偏角振動の影響などである。
このことにより、歯車機構系に関して問題がないか確認し、歯車駆動系を試作し評価するといった作業を無くして、高精度にかつ容易に歯車設計支援を行うことができる。
As a result, the influence of design parameters such as gear specifications, gear rotation support configuration, and driving conditions, which influence the gear rotation transmission characteristics and gear vibration force, are predicted in advance and in a short time analysis. be able to. At that time, the analysis is performed considering dynamic behavior. This dynamic behavior is due to the influence of the inertial term and the rotational speed, such as the influence of resonance phenomenon, translational movement, and shaft deflection vibration.
As a result, it is possible to easily support the gear design with high accuracy without checking the gear mechanism system for problems and eliminating the work of making and evaluating the gear drive system.

本実施形態によれば、上述のように、動的に変化する軸の偏角振動に対しても十分な解析精度で動的挙動が解析できる。このため、小型、軽量化が進められた歯車伝達機構系に対しても、実物のない設計段階から十分な設計支援ができる歯車設計支援方法を提供することができる。   According to the present embodiment, as described above, the dynamic behavior can be analyzed with sufficient analysis accuracy even for the deflection vibration of the dynamically changing shaft. For this reason, it is possible to provide a gear design support method capable of providing sufficient design support from a design stage without a real object even for a gear transmission mechanism system that has been reduced in size and weight.

〔第2の実施形態〕
次に、第2の実施形態について説明する。
第2の実施形態では、歯車の歯形誤差、歯すじ誤差、累積ピッチ誤差といった歯車形状誤差の情報から、たわみ補正量ψfを算出し、この値を上述した第1の実施形態のたわみ量算出工程に加え、6つの成分の総和からたわみ量ψを求める。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described.
In the second embodiment, the deflection correction amount ψf is calculated from gear shape error information such as a gear tooth shape error, a tooth streak error, and a cumulative pitch error, and this value is the deflection amount calculating step of the first embodiment described above. In addition, the amount of deflection ψ is obtained from the sum of the six components.

たわみ量と比べ歯面の形状誤差が大きくなった場合、解析結果に与える影響度が増大する。そこで、第2の実施形態では、歯面の形状誤差(歯車形状誤差)としての歯形誤差や歯すじ誤差、累積ピッチ誤差の情報から、かみ合っている歯面位置における誤差を求め、この値をたわみ補正量ψfとして、第1の実施形態のたわみ量ψの式に加える。   When the shape error of the tooth surface becomes larger than the amount of deflection, the degree of influence on the analysis result increases. Therefore, in the second embodiment, an error at the tooth surface position that is engaged is obtained from information on a tooth profile error, a tooth streak error, and a cumulative pitch error as a tooth surface shape error (gear shape error), and this value is bent. The correction amount ψf is added to the equation of the deflection amount ψ in the first embodiment.

このため、第2の実施形態におけるたわみ量ψは、下記の式により求められる。
ψ=ψa+ψb+ψc+ψd+ψe+ψf
ただし、
ψf=δa+δb+δc
δaは、駆動歯車と被駆動歯車のかみ合い点での歯形誤差
δbは、駆動歯車と被駆動歯車のかみ合い点での歯すじ誤差
δcは、駆動歯車と被駆動歯車のかみ合い点での累積ピッチ誤差
For this reason, the deflection amount ψ in the second embodiment is obtained by the following equation.
ψ = ψa + ψb + ψc + ψd + ψe + ψf
However,
ψf = δa + δb + δc
δa is the tooth profile error at the meshing point between the driving gear and the driven gear δb is the tooth trace error at the meshing point between the driving gear and the driven gear δc is the accumulated pitch error at the meshing point between the driving gear and the driven gear

以上のように、第2の実施形態では、歯車の歯形誤差、歯すじ誤差、累積ピッチ誤差といった歯車形状誤差の情報によるたわみ補正量ψfを加えた6つの成分からたわみ量ψを算出する。このため、歯面形状誤差に伴うかみ合い力の変動成分を計算することができる。
その結果、対象歯車の形状精度が良くないときでも、計算予測精度を向上させることができる。
As described above, in the second embodiment, the deflection amount ψ is calculated from the six components including the deflection correction amount ψf based on the gear shape error information such as the gear tooth profile error, the tooth trace error, and the cumulative pitch error. For this reason, the fluctuation component of the meshing force accompanying the tooth surface shape error can be calculated.
As a result, the calculation prediction accuracy can be improved even when the shape accuracy of the target gear is not good.

〔第3の実施形態〕
次に、第3の実施形態について説明する。
第3の実施形態では、時系列計算工程の際に、歯車の歯幅と軸受部の偏角の積と歯車形状誤差の大きさを比較して、歯幅と偏角の積が大きい場合にのみ、偏角と歯幅かみ合い位置から算出する変化分ψeを考慮することとする。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described.
In the third embodiment, in the time series calculation process, the product of the gear tooth width and the deflection angle of the bearing portion is compared with the magnitude of the gear shape error, and the product of the tooth width and the deflection angle is large. Only the change ψe calculated from the deviation angle and the tooth width meshing position is taken into consideration.

図12に、上述した第1の実施形態における時系列計算工程の中身となる動作について示す。図13に、第3の実施形態における時系列計算工程の中身となる動作について示す。   FIG. 12 shows operations that are the contents of the time-series calculation process in the first embodiment described above. FIG. 13 shows the operations that are the contents of the time series calculation process in the third embodiment.

第1の実施形態における時系列計算工程では、図12に示すように、まず、初期時間設定をt=0として(ステップS11)、1つの解析ステップとしての微小時間における微分方程式を解く(ステップS12,S13)。計算結果としてのデータを保存すると(ステップS14)、解析ステップを1つ進め(ステップS15)、次の解析ステップとしての微小時間における微分方程式を解く動作を繰り返す。こうして、各解析ステップとしての微小時間毎に順次、微分方程式を解いていく。   In the time series calculation process in the first embodiment, as shown in FIG. 12, first, the initial time setting is set to t = 0 (step S11), and a differential equation in a minute time as one analysis step is solved (step S12). , S13). When the data as the calculation result is stored (step S14), the analysis step is advanced by one (step S15), and the operation for solving the differential equation in minute time as the next analysis step is repeated. In this way, the differential equations are sequentially solved every minute time as each analysis step.

第3の実施形態における時系列計算工程では、図13に示すように、まず、初期時間設定をt=0とする(ステップS21)。そして、偏角θx,θyおよび歯幅Lbの積ψe’を求め、設定された歯車形状誤差ψfの値と比較する(ステップS22)。   In the time series calculation process in the third embodiment, as shown in FIG. 13, first, the initial time setting is set to t = 0 (step S21). Then, the product ψe ′ of the deflection angles θx, θy and the tooth width Lb is obtained and compared with the set gear shape error ψf (step S22).

ψe’の方がψfよりも大きい場合、図12に示す第1の実施形態の動作と同様に1つの解析ステップとしての微小時間における微分方程式を解き(ステップS23)、データを保存して次の解析ステップとしての微小時間に進む(ステップS27,S28)。   When ψe ′ is larger than ψf, the differential equation in minute time as one analysis step is solved similarly to the operation of the first embodiment shown in FIG. 12 (step S23), the data is stored, and the next The process proceeds to a minute time as an analysis step (steps S27 and S28).

ψe’がψfの値以下である場合、偏角θx,θyによる補正分である上述したψeを除外し(ステップS24)、1つの解析ステップとしての微小時間における微分方程式を解く(ステップS25)。そして、データを保存して次の解析ステップとしての微小時間に進む(ステップS27,S28)。   When ψe ′ is equal to or less than the value of ψf, the above-described ψe, which is a correction by the declination angles θx and θy, is excluded (step S24), and a differential equation in a minute time as one analysis step is solved (step S25). Then, the data is saved and the process proceeds to a minute time as the next analysis step (steps S27 and S28).

以上のように、第3の実施形態では、時系列計算工程の際に、歯車の歯幅Lbおよび軸受部の偏角θx,θyの積ψe’と、歯車形状誤差ψfの大きさとを比較する。そして、歯幅Lbと偏角θx,θyの積ψe’の方が大きい場合にのみ、軸受部の偏角θx,θyと歯幅かみ合い位置Lbから算出する変化分[ψe=−(Lb・θx・cosα)+(Lb・θy・sinα)]を考慮する。   As described above, in the third embodiment, in the time series calculation step, the product ψe ′ of the gear tooth width Lb and the bearing portion deflection angles θx and θy is compared with the magnitude of the gear shape error ψf. . Only when the product ψe ′ of the tooth width Lb and the deflection angles θx, θy is larger, the change calculated from the bearing portion deflection angles θx, θy and the tooth width meshing position Lb [ψe = − (Lb · θx • cos α) + (Lb · θy · sin α)].

このように、微小な時間ステップで微分方程式を解いていく時系列計算工程で、偏角と歯幅の積と設定した歯車形状誤差の値を比較し、この大小で偏角による変化分ψeを加えるかどうかを判定する。このため、歯幅の大きい場合や偏角の大きい場合にだけ偏角の影響を考慮できるようになるとともに、歯車形状誤差の影響の方が大きい場合は、偏角の影響を除外して解析することができる。
その結果、偏角の影響度が大きい場合のみ、上述した偏角と歯幅かみ合い位置による変化分ψeを考慮することになり、高速計算ができる。このため、解析作業の効率を向上させることができる。
In this way, in the time series calculation process of solving the differential equation in a minute time step, the product of the deviation angle and the tooth width is compared with the set gear shape error value, and the change ψe due to the deviation angle is determined by this magnitude. Determine whether to add. For this reason, the influence of declination can be taken into account only when the tooth width is large or the declination is large, and when the influence of the gear shape error is larger, the influence of declination is excluded and analyzed. be able to.
As a result, only when the influence of the deflection angle is large, the change ψe due to the deviation angle and the tooth width meshing position is taken into consideration, and high-speed calculation can be performed. For this reason, the efficiency of analysis work can be improved.

〔第4の実施形態〕
次に、第4の実施形態について説明する。
第4の実施形態では、時系列計算工程の際に、歯車の軸受部が片持ち式の場合のみ、偏角と歯幅かみ合い位置から算出する変化分ψeを考慮することとする。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described.
In the fourth embodiment, in the time series calculation process, the change ψe calculated from the declination angle and the tooth width meshing position is considered only when the gear bearing portion is a cantilever type.

図14に、歯車の支持構成例を示す。図14(a)は軸受部が両持ち式である場合を、図14(b)は軸受部が片持ち式である場合を、それぞれ示す。   FIG. 14 shows an example of a gear support structure. FIG. 14A shows a case where the bearing portion is a cantilever type, and FIG. 14B shows a case where the bearing portion is a cantilever type.

図14(a)に示すような、歯車の歯面位置に対して軸受けが両側にある両持ち式に比べて、図14(b)に示すような、軸受けが片方のみとなる片持ち式では、歯面荷重や軸受け偏角バネ剛性によって偏角が大きくなる。このため、歯車の支持構成が片持ち式である場合のみに限定して、偏角による変化量を考慮するようにする。   Compared to the double-supported type in which the bearings are on both sides with respect to the tooth surface position of the gear as shown in FIG. 14 (a), the cantilevered type in which the bearing is only one side as shown in FIG. 14 (b). The deflection angle increases due to the tooth surface load and the bearing deflection spring stiffness. For this reason, only when the supporting structure of the gear is a cantilever type, the amount of change due to declination is taken into consideration.

以上のように、第4の実施形態では、時系列計算工程の際に、歯車の軸受部が片持ち式の場合にのみ、軸受部の偏角θx,θyと歯幅かみ合い位置Lbから算出する変化分[ψe=−(Lb・θx・cosα)+(Lb・θy・sinα)]を考慮する。すなわち、上述した第1の実施形態の動作と同様に1つの解析ステップとしての微小時間における微分方程式を解く。
そして、偏角の小さい両持ち式の軸受けの場合は、偏角θx,θyによる補正分である上述したψeを除外し、1つの解析ステップとしての微小時間における微分方程式を解く。
As described above, in the fourth embodiment, in the time series calculation process, only when the gear bearing portion is a cantilever type, the bearing portions are calculated from the deflection angles θx and θy and the tooth width meshing position Lb. Consider the change [ψe = − (Lb · θx · cos α) + (Lb · θy · sin α)]. That is, the differential equation in minute time as one analysis step is solved similarly to the operation of the first embodiment described above.
In the case of a double-supported bearing with a small declination, the above-described ψe, which is a correction amount based on the declination angles θx and θy, is excluded, and a differential equation in a minute time as one analysis step is solved.

このため、歯車の軸受部における支持構成(軸受け方式)によって発生しやすい偏角を的確にモデル化することができる。
その結果、偏角の影響度が大きい場合のみ、上述した偏角と歯幅かみ合い位置による変化分ψeを考慮することになり、高速計算ができる。このため、解析作業の効率を向上させることができる。
For this reason, it is possible to accurately model the deflection angle that is likely to occur due to the support configuration (bearing system) in the bearing portion of the gear.
As a result, only when the influence of the deflection angle is large, the change ψe due to the deviation angle and the tooth width meshing position is taken into consideration, and high-speed calculation can be performed. For this reason, the efficiency of analysis work can be improved.

〔第5の実施形態〕
次に、第5の実施形態について説明する。
第5の実施形態では、上述した偏角と歯幅かみ合い位置による変化分ψeにおける歯車の偏角のうち、食い違い方向(θx)のみ考慮することとする。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment will be described.
In the fifth embodiment, only the misalignment direction (θx) is considered among the deviation angles ψe of the change ψe due to the deviation angle and the tooth width meshing position described above.

偏角と歯幅かみ合い位置による変化分ψeは、上述した第1〜第4の実施形態では下記の式により求められる。
ψe=−(Lb・θx・cosα)+(Lb・θy・sinα)
第5の実施形態では、このψeを下記の式により求める。
ψe=−(Lb・θx・cosα)
In the first to fourth embodiments described above, the change ψe due to the deflection angle and the tooth width meshing position is obtained by the following equation.
ψe = − (Lb · θx · cos α) + (Lb · θy · sin α)
In the fifth embodiment, ψe is obtained by the following equation.
ψe = − (Lb · θx · cos α)

回転軸をZ、歯車の軸間方向をX軸にすると、このX軸まわりの方向がθxで、この偏角θxによって歯面同士のかみ合いが食い違う方向になる。同じ偏角をθyとθxに与えた場合の影響度を比較すると、この偏角θxの方が2.7倍(=cosα/sinα)大きいので、この値を使用する。   When the rotation axis is Z and the inter-gear axis direction is the X-axis, the direction around the X-axis is θx, and the tooth surfaces are in mesh with each other by the deviation angle θx. Comparing the degree of influence when the same declination is applied to θy and θx, this declination θx is 2.7 times larger (= cos α / sin α), so this value is used.

以上のように、第5の実施形態では、上述した偏角と歯幅かみ合い位置による変化分ψeにおける歯車の偏角のうち、かみ合う歯車間における食い違い方向(θx)のみを考慮する。このため、偏角と歯幅かみ合い位置による変化分ψeの計算式を簡単にすることができる。
その結果、偏角の影響度が大きい食い違い方向のみを考慮することになり、高速計算ができる。このため、解析作業の効率を向上させることができる。
As described above, in the fifth embodiment, only the staggering direction (θx) between the meshing gears is considered among the declination of the gear in the change ψe due to the declination and the tooth width meshing position. For this reason, the calculation formula of the change ψe depending on the deviation angle and the tooth width meshing position can be simplified.
As a result, only the discrepancy direction in which the degree of influence of the deflection angle is large is considered, and high-speed calculation can be performed. For this reason, the efficiency of analysis work can be improved.

〔第6の実施形態〕
次に、第6の実施形態について説明する。
第6の実施形態では、時系列計算工程の際に、歯車の偏角と歯幅かみ合い位置から算出される変化分ψeを考慮する区間を、歯車の回転速度が定常速度となった定常領域のみとする。
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment will be described.
In the sixth embodiment, in the time series calculation process, the section considering the change ψe calculated from the gear deflection angle and the tooth width meshing position is only a steady region where the gear rotation speed becomes a steady speed. And

例えば起動時のように、一定速度となった定常領域ではない領域(過渡状態)では、起動加速度による慣性力の影響や駆動モータの特性などで、複雑な応答を示す。ここで歯車形状誤差を加えて計算すると、計算に時間がかかる。また、この過渡状態の領域では、歯車を駆動させての画像形成といった作業は行わないので、詳細に解析する必要もない。   For example, in a region (transient state) that is not a steady region at a constant speed, such as during startup, a complicated response is shown due to the influence of inertial force due to startup acceleration, the characteristics of the drive motor, and the like. If the calculation is performed with the gear shape error added, the calculation takes time. Further, in this transitional state region, an operation such as image formation by driving the gear is not performed, so that it is not necessary to analyze in detail.

このため、第6の実施形態では、例えば起動時などの解析初期時には、軸間変動をゼロとして計算し、定常速度になったときに緩やかに切り替えるようにする。このことにより、計算時間の短縮が図られる。   For this reason, in the sixth embodiment, for example, at the initial stage of analysis such as at the time of start-up, calculation is performed with the inter-axis variation set to zero, and switching is performed slowly when the steady speed is reached. This shortens the calculation time.

図15に、第6の実施形態における時系列計算工程の中身となる動作について示す。
第6の実施形態における時系列計算工程では、図15に示すように、まず、初期時間設定をt=0とする(ステップS31)。そして、1つの解析ステップとしての微小時間が定常領域であるか否かを判定する(ステップS32)。この判定は、例えば歯車の回転速度が所定の閾値を上回るか否かで判定してもよく、あるいは、歯車の回転速度の変動幅が所定範囲内であるか否かで判定してもよい。このように、定常領域であるか否かの判定は、予め定められた各種の判定方法を用いてよい。
FIG. 15 shows operations that are the contents of the time-series calculation process in the sixth embodiment.
In the time series calculation process in the sixth embodiment, as shown in FIG. 15, first, the initial time setting is set to t = 0 (step S31). Then, it is determined whether or not the minute time as one analysis step is a steady region (step S32). This determination may be made based on, for example, whether the rotational speed of the gear exceeds a predetermined threshold value, or may be determined based on whether the fluctuation range of the rotational speed of the gear is within a predetermined range. Thus, the determination as to whether or not the region is a steady region may use various predetermined determination methods.

定常領域と判定された場合、上述した第1の実施形態の動作と同様に1つの解析ステップとしての微小時間における微分方程式を解き(ステップS33)、データを保存して次の解析ステップとしての微小時間に進む(ステップS36,S37)。   When it is determined that the region is a steady region, the differential equation in a minute time as one analysis step is solved similarly to the operation of the first embodiment described above (step S33), the data is stored, and the minute equation as the next analysis step is saved. Advance to time (steps S36, S37).

定常領域ではないと判定された場合、上述した偏角と歯幅かみ合い位置による変化分ψeをゼロとし、1つの解析ステップとしての微小時間における微分方程式を解く(ステップS34)。そして、データを保存して次の解析ステップとしての微小時間に進む(ステップS36,S37)。   If it is determined that the region is not a steady region, the change ψe due to the deviation angle and the tooth width meshing position described above is set to zero, and a differential equation in a minute time as one analysis step is solved (step S34). Then, the data is saved and the process proceeds to a minute time as the next analysis step (steps S36 and S37).

以上のように、第6の実施形態では、高速計算をするために、時系列計算工程の際に定常速度領域のみ、偏角の影響度を考慮するようにして、解析作業の効率向上を図る。   As described above, in the sixth embodiment, in order to perform high-speed calculation, only the steady speed region is considered in the time series calculation process, and the influence of the declination is taken into consideration to improve the efficiency of analysis work. .

このため、第6の実施形態では、時系列計算工程の際に、上述した偏角と歯幅かみ合い位置による変化分ψeを考慮する区間を定常領域のみとする。このことにより、起動時のように一定速度でない過渡状態で、慣性力や駆動モータの影響により複雑な挙動を示すときの計算を、簡略化して行うことができる。すなわち、上述した偏角と歯幅かみ合い位置による変化分ψeを考慮するための計算に関わる影響を除外できる。
その結果、特に計算時間のかかる起動時を解析の対象外として問題ない場合、上述した偏角と歯幅かみ合い位置による変化分ψeによる影響を除外することになり、高速計算ができる。このため、解析作業の効率を向上させることができる。
For this reason, in the sixth embodiment, in the time-series calculation process, the section in which the change ψe due to the deviation angle and the tooth width meshing position described above is considered is the only steady region. This simplifies the calculation when the behavior is complicated due to the inertial force and the influence of the drive motor in a transient state where the speed is not constant as at the time of startup. That is, it is possible to exclude the influence related to the calculation for considering the change ψe due to the deviation angle and the tooth width meshing position described above.
As a result, if there is no problem with the start time requiring a calculation time being excluded from the analysis target, the influence due to the change ψe due to the deviation angle and the tooth width meshing position is excluded, and high-speed calculation can be performed. For this reason, the efficiency of analysis work can be improved.

〔第7の実施形態〕
次に、第7の実施形態について説明する。
第7の実施形態では、解析対象の歯車を含む歯車伝達機構系が、画像形成装置での画像形成に用いられる感光体ドラムを駆動する駆動用の歯車伝達機構系であることとする。このため、上述した図1ステップS8の解析結果出力工程で、駆動軸と被駆動軸の動作結果を出力するに際して、被駆動軸の出力に感光体半径を乗じて、感光体ドラム表面上の特性値に換算して出力することとする。
[Seventh Embodiment]
Next, a seventh embodiment will be described.
In the seventh embodiment, the gear transmission mechanism system including the analysis target gear is a driving gear transmission mechanism system for driving a photosensitive drum used for image formation in the image forming apparatus. For this reason, when outputting the operation result of the drive shaft and the driven shaft in the analysis result output step of step S8 in FIG. 1 described above, the output on the driven shaft is multiplied by the photosensitive member radius to obtain the characteristics on the surface of the photosensitive drum. It will be output after being converted to a value.

図16に、歯車を組み合わせた歯車伝達機構系を、感光体ドラム、印刷用のドラム、あるいは画像形成用のドラムといった円筒状のドラムを回転駆動させるための駆動用の歯車伝達機構系として用いた場合の構成例を示す。   In FIG. 16, a gear transmission mechanism system in which gears are combined is used as a driving gear transmission mechanism system for rotationally driving a cylindrical drum such as a photosensitive drum, a printing drum, or an image forming drum. An example of the configuration is shown.

図16に示すように、回転体としての感光体ドラム55を回転させる動力伝達機構50は、基体となる側板51に、モータ52が取り付けられており、モータ52の駆動軸52aに、駆動歯車53が取り付けられている。駆動歯車53には、従動歯車54が歯合しており、従動歯車54は、感光体ドラム55の回転軸(被駆動軸)55aに取り付けられている。回転軸55aは、側板51に固定された歯車軸受に回転可能に支持されている。即ち、この動力伝達機構50では、回転軸(被駆動軸)55aにはこの回転軸55aと共に回転する円筒状に形成された感光体ドラム55が設けられている。   As shown in FIG. 16, in the power transmission mechanism 50 for rotating the photosensitive drum 55 as a rotating body, a motor 52 is attached to a side plate 51 serving as a base, and a drive gear 53 is attached to a drive shaft 52 a of the motor 52. Is attached. A driven gear 54 meshes with the drive gear 53, and the driven gear 54 is attached to a rotating shaft (driven shaft) 55a of the photosensitive drum 55. The rotating shaft 55a is rotatably supported by a gear bearing fixed to the side plate 51. In other words, in the power transmission mechanism 50, the rotating shaft (driven shaft) 55a is provided with the photosensitive drum 55 formed in a cylindrical shape that rotates together with the rotating shaft 55a.

本実施形態では、上述した感光体ドラム55が設けられた動力伝達機構50に対して動作解析処理(歯車設計支援処理)を行う場合、まず、上述した第1〜第6の実施形態の何れかによる処理を行う。そして、図1ステップS8の解析結果出力工程では、被駆動軸の出力に感光体ドラム55の半径を乗じて、感光体ドラム55表面上の特性値に換算して出力する。このため、図1ステップS6の時系列計算工程により算出された被駆動軸における算出結果に、円筒状ドラムの半径を乗じて、ドラム表面上の特性値に換算する。   In the present embodiment, when performing an operation analysis process (gear design support process) on the power transmission mechanism 50 provided with the photosensitive drum 55 described above, first, any one of the first to sixth embodiments described above. Process by. Then, in the analysis result output process of step S8 in FIG. 1, the output of the driven shaft is multiplied by the radius of the photosensitive drum 55, and converted into a characteristic value on the surface of the photosensitive drum 55 and output. For this reason, the calculation result in the driven shaft calculated by the time series calculation process in step S6 in FIG. 1 is multiplied by the radius of the cylindrical drum to convert the characteristic value on the drum surface.

例えば、感光体ドラム55の外周面上の位置ずれは、従動歯車54の回転軸55aにおける動作結果である回転角誤差に感光体ドラム55の半径を乗ずることで得られる。また、感光体ドラム55の外周面上の速度ムラは、同様に、従動歯車54の回転軸55aにおける動作結果である回転速度誤差に感光体ドラム55の半径を乗ずることで得られる。この換算に用いられる感光体ドラム55の半径(即ち、形状情報)は、図1ステップS1の基本入力工程でセットされることとする。   For example, the positional deviation on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 55 is obtained by multiplying the rotation angle error, which is the operation result of the driven gear 54 on the rotation shaft 55a, by the radius of the photosensitive drum 55. Similarly, the speed unevenness on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 55 can be obtained by multiplying the rotational speed error, which is the operation result of the driven gear 54 on the rotary shaft 55a, by the radius of the photosensitive drum 55. The radius (that is, shape information) of the photosensitive drum 55 used for this conversion is set in the basic input process of step S1 in FIG.

このように、第7の実施形態では、図1ステップS8の解析結果出力工程で、各歯車1回転周期の感光体ドラム表面上の位置ずれと各歯車かみ合い周期での感光体ドラム表面上の速度ムラを出力する。感光体表面上の位置ずれや速度ムラは角度伝達誤差や角速度伝達誤差に回転体半径を乗することで求めることができる。特に1回転周期の表面位置ずれは多色重ね書きでの色ずれとして、またかみ合い周期での表面速度ムラは濃度ムラとなるバンディングとして紙に出力されやすい傾向があるため、この表面上の特性値は設計者にとってとても重要である。   As described above, in the seventh embodiment, in the analysis result output process in step S8 of FIG. 1, the positional deviation on the surface of the photosensitive drum for one rotation period of each gear and the speed on the surface of the photosensitive drum for each gear meshing period. Output unevenness. The positional deviation and speed unevenness on the surface of the photosensitive member can be obtained by multiplying the angular transmission error or angular speed transmission error by the rotator radius. In particular, the surface position deviation in one rotation cycle tends to be output to paper as color misalignment in multi-color overwriting, and surface speed unevenness in the meshing cycle tends to be output as banding that causes density unevenness. Is very important for designers.

以上のように、上述した第7の実施形態では、歯車を組み合わせた歯車伝達機構系が、画像形成に用いられる感光体ドラムなどの円筒状ドラムを駆動する歯車伝達機構系となっている。
そして、図1ステップS8の解析結果出力工程で、駆動軸と被駆動軸の動作結果を出力するに際して、被駆動軸の出力に円筒状ドラムの半径を乗じて、円筒状ドラム表面上の特性値に換算して出力する。このため、図1ステップS6の時系列計算工程により算出された被駆動軸における算出結果に、円筒状ドラムの半径を乗じて、ドラム表面上の特性値に換算する。
As described above, in the above-described seventh embodiment, the gear transmission mechanism system in which gears are combined is a gear transmission mechanism system that drives a cylindrical drum such as a photosensitive drum used for image formation.
Then, when outputting the operation results of the drive shaft and the driven shaft in the analysis result output step of step S8 in FIG. 1, the characteristic value on the surface of the cylindrical drum is obtained by multiplying the output of the driven shaft by the radius of the cylindrical drum. Convert to and output. For this reason, the calculation result in the driven shaft calculated by the time series calculation process in step S6 in FIG. 1 is multiplied by the radius of the cylindrical drum to convert the characteristic value on the drum surface.

このため、上述した第7の実施形態によれば、実際に画像が形成される感光体ドラム55表面上での、歯車の諸元情報や歯車形状誤差に加え、歯車を回転支持する歯車支持構造体や軸受けによる偏角などに対する特性値(位置ずれや速度ムラ)の関係が得られる。   Therefore, according to the seventh embodiment described above, the gear support structure for rotating and supporting the gear in addition to the gear specification information and the gear shape error on the surface of the photosensitive drum 55 on which an image is actually formed. It is possible to obtain a relationship of characteristic values (positional deviation and speed unevenness) with respect to declination by the body and the bearing.

その結果、歯車伝達機構系に含まれる解析対象の歯車の諸元情報、駆動条件情報、材質、摩耗特性が、どの程度、感光体ドラム55表面上の特性値である位置ずれや、かみ合い周期での速度変動に影響を与えるか、その寄与度を予測することができる。なお、感光体ドラム55表面上の位置ずれは、多色重ね合わせでの色ずれとして現れる。また、かみ合い周期での速度変動は、濃度ムラであるバンディングとして現れる。   As a result, the specifications information, drive condition information, material, and wear characteristics of the gear to be analyzed included in the gear transmission mechanism system are measured according to the positional deviation and the meshing period, which are characteristic values on the surface of the photosensitive drum 55. It is possible to predict whether or not the speed fluctuation will be affected. The positional deviation on the surface of the photosensitive drum 55 appears as a color deviation in multi-color superposition. Further, the speed fluctuation in the meshing cycle appears as banding that is density unevenness.

さらに、本実施形態では、これらの特性値や寄与度が、摩耗評価時間の中でどれくらい変化していくのかを事前解析によって短時間で明らかにすることができる。本実施形態によれば、図1ステップS8の解析結果出力工程で、こうした解析結果を各種方法で出力してユーザに提示することができ、効果的な設計支援が可能となる。   Furthermore, in this embodiment, how much these characteristic values and contributions change during the wear evaluation time can be clarified in a short time by preliminary analysis. According to the present embodiment, in the analysis result output step of step S8 in FIG. 1, such analysis results can be output by various methods and presented to the user, and effective design support can be achieved.

〔第8の実施形態〕
次に、第8の実施形態について説明する。
第8の実施形態では、
上述した歯車を組み合わせた歯車伝達機構系が、画像形成装置での画像形成に用いられる転写ベルトを駆動するローラ用の歯車伝達機構系であることとする。このため、上述した図1ステップS8の解析結果出力工程で、駆動軸と被駆動軸の動作結果を出力するに際して、被駆動軸の出力に、転写ベルトが巻き掛けられるローラの半径を乗じて、転写ベルト表面上の特性値に換算して出力する。
[Eighth Embodiment]
Next, an eighth embodiment will be described.
In the eighth embodiment,
The gear transmission mechanism system that combines the gears described above is a gear transmission mechanism system for a roller that drives a transfer belt used for image formation in the image forming apparatus. Therefore, when outputting the operation result of the drive shaft and the driven shaft in the analysis result output step of step S8 in FIG. 1 described above, the output of the driven shaft is multiplied by the radius of the roller around which the transfer belt is wound, It is converted into a characteristic value on the transfer belt surface and output.

図17に、歯車を組み合わせた歯車伝達機構系を、複数のローラ間に巻き掛けられた転写ベルト59を回転駆動させるための駆動用の歯車伝達機構系として用いた場合の構成例を示す。転写ベルト59は、例えば多色画像を重ね書きする中間転写ベルトなどである。   FIG. 17 shows a configuration example when a gear transmission mechanism system in which gears are combined is used as a driving gear transmission mechanism system for rotationally driving a transfer belt 59 wound between a plurality of rollers. The transfer belt 59 is, for example, an intermediate transfer belt for overwriting a multicolor image.

図17に示すように、画像データを転写する転写ベルト59は、ローラ57およびローラ58に巻き掛けられて支持される。転写ベルト59を回転させる動力伝達機構60は、基体となる側板51に、モータ52が取り付けられており、モータ52の駆動軸52aに、駆動歯車53が取り付けられている。駆動歯車53には、従動歯車54が歯合しており、従動歯車54は、一方のローラ57の回転軸(被駆動軸)57aに取り付けられている。回転軸55aは、側板51に固定された歯車軸受に回転可能に支持されている。また、他方のローラ58の回転軸58aも、側板51に固定された歯車軸受に回転可能に支持される。
即ち、この動力伝達機構60では、回転軸(被駆動軸)57aにはこの回転軸57aと共に回転する円筒状に形成されたローラ57が設けられている。
As shown in FIG. 17, the transfer belt 59 for transferring image data is wound around and supported by a roller 57 and a roller 58. In the power transmission mechanism 60 for rotating the transfer belt 59, a motor 52 is attached to a side plate 51 serving as a base, and a drive gear 53 is attached to a drive shaft 52 a of the motor 52. A driven gear 54 meshes with the drive gear 53, and the driven gear 54 is attached to a rotating shaft (driven shaft) 57a of one roller 57. The rotating shaft 55a is rotatably supported by a gear bearing fixed to the side plate 51. The rotation shaft 58 a of the other roller 58 is also rotatably supported by a gear bearing fixed to the side plate 51.
That is, in the power transmission mechanism 60, the rotating shaft (driven shaft) 57a is provided with a roller 57 formed in a cylindrical shape that rotates together with the rotating shaft 57a.

本実施形態では、上述した転写ベルト59が設けられた動力伝達機構60に対して動作解析処理(歯車設計支援処理)を行う場合、まず、上述した第1〜第6の実施形態の何れかによる処理を行う。そして、図1ステップS8の解析結果出力工程では、被駆動軸の出力にローラ57の半径を乗じて、転写ベルト59表面上の特性値に換算して出力する。このため、図1ステップS6の時系列計算工程により算出された被駆動軸における算出結果に、ローラ57の半径を乗じて、転写ベルト59表面上の特性値に換算する。ローラ57は、転写ベルト59が巻き掛けられる複数のローラの内、歯車伝達機構系における従動歯車54が取り付けられたローラである。このため、転写ベルト59は、このローラ57の表面の速度に応じて挙動する。   In this embodiment, when performing an operation analysis process (gear design support process) on the power transmission mechanism 60 provided with the transfer belt 59 described above, first, according to any of the first to sixth embodiments described above. Process. In the analysis result output process in step S8 in FIG. 1, the output of the driven shaft is multiplied by the radius of the roller 57, and converted into a characteristic value on the surface of the transfer belt 59 and output. For this reason, the calculation result of the driven shaft calculated by the time series calculation process of step S6 in FIG. 1 is multiplied by the radius of the roller 57 to convert the characteristic value on the surface of the transfer belt 59. The roller 57 is a roller to which the driven gear 54 in the gear transmission mechanism system is attached among the plurality of rollers around which the transfer belt 59 is wound. For this reason, the transfer belt 59 behaves according to the speed of the surface of the roller 57.

このように、第8の実施形態では、図1ステップS8の解析結果出力工程で、各歯車1回転周期の転写ベルト59表面上の位置ずれと、各歯車かみ合い周期での転写ベルト59表面上の速度ムラを出力する。転写ベルト59表面上の位置ずれや速度ムラは角度伝達誤差や角速度伝達誤差にローラ57の半径を乗することで、上述した第5の実施形態と同様に求めることができる。特に1回転周期の表面位置ずれは多色重ね書きでの色ずれとして、またかみ合い周期での表面速度ムラは濃度ムラとなるバンディングとして紙に出力されやすい傾向があるため、この表面上の特性値は設計者にとってとても重要である。   As described above, in the eighth embodiment, in the analysis result output process of step S8 in FIG. 1, the positional deviation on the surface of the transfer belt 59 for each rotation period of each gear and the surface of the transfer belt 59 for each gear meshing period. Outputs uneven speed. The positional deviation and speed unevenness on the surface of the transfer belt 59 can be obtained in the same manner as in the fifth embodiment described above by multiplying the angle transmission error or angular speed transmission error by the radius of the roller 57. In particular, the surface position deviation in one rotation cycle tends to be output to paper as color misalignment in multi-color overwriting, and surface speed unevenness in the meshing cycle tends to be output as banding that causes density unevenness. Is very important for designers.

以上のように、上述した第8の実施形態では、歯車を組み合わせた歯車伝達機構系が、画像形成に用いられる転写ベルトを駆動するローラ用の歯車伝達機構系となっている。
そして、図1ステップS8の解析結果出力工程で、駆動軸と被駆動軸の動作結果を出力するに際して、被駆動軸の出力にローラ半径を乗じて、ベルト表面上の特性値に換算して出力する。このため、図1ステップS6の時系列計算工程により算出された被駆動軸における算出結果に、ローラ57の半径を乗じて、転写ベルト59表面上の特性値に換算する。
As described above, in the above-described eighth embodiment, the gear transmission mechanism system in which gears are combined is a gear transmission mechanism system for a roller that drives a transfer belt used for image formation.
Then, when outputting the operation results of the drive shaft and the driven shaft in the analysis result output step of step S8 in FIG. 1, the output of the driven shaft is multiplied by the roller radius and converted into a characteristic value on the belt surface and output. To do. For this reason, the calculation result of the driven shaft calculated by the time series calculation process of step S6 in FIG. 1 is multiplied by the radius of the roller 57 to convert the characteristic value on the surface of the transfer belt 59.

このため、上述した第8の実施形態によれば、実際に画像が形成される転写ベルト表面上での、歯車の諸元情報や歯車形状誤差に加え、歯車を回転支持する歯車支持構造体や軸受けによる偏角などに対する特性値(位置ずれや速度ムラ)の関係が得られる。   Therefore, according to the above-described eighth embodiment, in addition to the gear specification information and the gear shape error on the surface of the transfer belt on which an image is actually formed, the gear support structure for rotating and supporting the gear, It is possible to obtain a relationship of characteristic values (positional deviation and speed unevenness) with respect to a deflection angle caused by a bearing.

その結果、歯車伝達機構系のパラメータである諸元情報、駆動条件情報、材質、摩耗特性が、どの程度、転写ベルト59表面上の特性値である位置ずれや、かみ合い周期での速度変動に影響を与えるか、その寄与度を予測することができる。なお、転写ベルト59表面上の位置ずれは、多色重ね合わせでの色ずれとして現れる。また、かみ合い周期での速度変動は、濃度ムラであるバンディングとして現れる。   As a result, the specifications information, drive condition information, material, and wear characteristics, which are parameters of the gear transmission mechanism system, affect the positional deviation that is a characteristic value on the surface of the transfer belt 59 and the speed fluctuation in the meshing cycle. Or its contribution can be predicted. Note that the position shift on the surface of the transfer belt 59 appears as a color shift in multi-color superposition. Further, the speed fluctuation in the meshing cycle appears as banding that is density unevenness.

さらに、本実施形態では、これらの特性値や寄与度が、摩耗評価時間の中でどれくらい変化していくのかを事前解析によって短時間で明らかにすることができる。本実施形態によれば、図1ステップS8の解析結果出力工程で、こうした解析結果を各種方法で出力してユーザに提示することができ、効果的な設計支援が可能となる。   Furthermore, in this embodiment, how much these characteristic values and contributions change during the wear evaluation time can be clarified in a short time by preliminary analysis. According to the present embodiment, in the analysis result output step of step S8 in FIG. 1, such analysis results can be output by various methods and presented to the user, and effective design support can be achieved.

なお、上述した第8の実施形態では、時系列計算工程により算出された被駆動軸における算出結果に、ローラ57の半径を乗じて、転写ベルト59表面上の特性値に換算している。このことに替えて、ローラ57の半径に転写ベルト59の厚みを加算した値を乗じて転写ベルト59表面上の特性値に換算するようにしてもよい。こうした算出方法を用いることにより、転写ベルト59表面上の特性値により高精度に換算することができる。   In the above-described eighth embodiment, the calculation result for the driven shaft calculated by the time series calculation step is multiplied by the radius of the roller 57 to convert it to a characteristic value on the surface of the transfer belt 59. Instead of this, the value obtained by adding the thickness of the transfer belt 59 to the radius of the roller 57 may be converted into a characteristic value on the surface of the transfer belt 59. By using such a calculation method, the characteristic value on the surface of the transfer belt 59 can be converted with high accuracy.

〔第9の実施形態〕
次に、第9の実施形態について説明する。
上述した第1〜第8の実施形態では、歯車設計支援方法に関して説明したが、第9の実施形態では、図18のように歯車設計支援装置1を構成し、上述した第1〜第8の実施形態における各機能をプログラムにより実現させる場合について説明する。
[Ninth Embodiment]
Next, a ninth embodiment will be described.
In the first to eighth embodiments described above, the gear design support method has been described. In the ninth embodiment, the gear design support device 1 is configured as shown in FIG. A case where each function in the embodiment is realized by a program will be described.

歯車設計支援装置1は、例えば、周知のパーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムを用いて構成され、CPU(中央演算処理装置;Central Processing Unit)2と、RAM(Random Access Memory)3と、CRT(陰極線管;Cathode Ray Tube)4と、キーボード5と、マウス6と、プリンタ7と、データ入力部8と、HDD I/F(磁気ディスク装置I/F;Hard Disk Drive Interface)31と、を備えて構成される。これらの主要各部は、バス10により互いに接続されている。   The gear design support device 1 is configured using, for example, a computer system such as a known personal computer, and includes a CPU (Central Processing Unit) 2, a RAM (Random Access Memory) 3, a CRT (Cathode Ray Tube). ; Cathode Ray Tube) 4, keyboard 5, mouse 6, printer 7, data input unit 8, HDD I / F (Hard Disk Drive Interface) 31 Is done. These main parts are connected to each other by a bus 10.

CPU2は、歯車設計支援装置1における総合的な制御を行う。RAM3は、CPU2による制御で用いられるデータなどを格納する読み書き自在のメモリである。CRT4は、キーボード5やマウス6により入力された情報、解析状況を示す情報、及び、解析結果を示す情報などを表示する表示ディスプレイである。キーボード5及びマウス6は、周知の入力装置であり、主に、解析対象となる動力伝達機構に関する情報や制御命令などが入力される。プリンタ7は、電子写真方式又はインク噴出方式のものが用いられ、CPU2による歯車設計支援処理の処理結果、例えば、解析結果等を用紙に出力する。   The CPU 2 performs comprehensive control in the gear design support device 1. The RAM 3 is a readable / writable memory that stores data used for control by the CPU 2. The CRT 4 is a display that displays information input from the keyboard 5 and the mouse 6, information indicating the analysis status, information indicating the analysis result, and the like. The keyboard 5 and the mouse 6 are well-known input devices, and mainly information related to a power transmission mechanism to be analyzed, a control command, and the like are input thereto. The printer 7 is of an electrophotographic type or an ink jet type, and outputs the processing result of the gear design support processing by the CPU 2, such as an analysis result, to a sheet.

データ入力部8は、例えば各種のディスクドライブであり、フロッピーディスク(FD:Floppy Disk)(登録商標)などの可搬性の記録媒体11から各種情報の読み出しが可能な入力手段である。データ入力部8として、これ以外にも、記録媒体11としての各種光ディスクから各種情報の読み出しが可能な光学ディスク装置等であってもよい。   The data input unit 8 is, for example, various disk drives, and is an input unit that can read various information from a portable recording medium 11 such as a floppy disk (FD). In addition to this, the data input unit 8 may be an optical disk device or the like that can read various information from various optical disks as the recording medium 11.

HDD I/F31は、HDD32を外部記憶装置としてバス10に接続し、このHDD32からOS(Operating System)20と、本実施形態による歯車設計支援プログラム21とを読み出し可能とする。   The HDD I / F 31 connects the HDD 32 as an external storage device to the bus 10, and can read an OS (Operating System) 20 and the gear design support program 21 according to the present embodiment from the HDD 32.

上述した記録媒体11には、本装置1での解析の対象となる歯車伝達機構系を構成する各歯車について、上述した図1ステップS1の基本入力工程でセットされる各種データが記録される。このことにより、基本入力工程では、上述した各種データを記録媒体11から読み込み、セットすることができる。すなわち、記録媒体11がデータ入力部8に取り付けられることにより、CPU2による読み出しが可能となる。なお、本実施形態では、これに限らず、例えば、各種データがキーボード5やマウス6から入力されるようにしてもよく、入力形態は任意であってよい。   In the recording medium 11 described above, various data set in the basic input process in step S1 of FIG. 1 described above are recorded for each gear constituting the gear transmission mechanism system to be analyzed in the apparatus 1. As a result, in the basic input step, the various data described above can be read from the recording medium 11 and set. That is, when the recording medium 11 is attached to the data input unit 8, reading by the CPU 2 becomes possible. In the present embodiment, not limited to this, for example, various data may be input from the keyboard 5 or the mouse 6, and the input form may be arbitrary.

以上のように、上述した第9の実施形態では、CPU2の基本制御を行うOS20及び本実施形態による歯車設計支援プログラム21をHDD32等の外部記憶装置に格納しておく。そして、HDD I/F31を介して外部記憶装置からOS20と歯車設計支援プログラム21を読み込むようにする。そして、入出力用のキーボードやマウスを用いて歯車形状誤差データ、偏心誤差データ、歯車諸元データ等の各種データを入力する、もしくは、記録媒体11のデータをデータ入力部8を介して読み込む。記録媒体11としては、上述したフロッピーディスク(登録商標)だけでなく、例えばCD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、CD−R/RW(Compact Disc Recordable/ReWritable)、USBメモリ(Universal Serial Busメモリ)等の各種の可搬性の記録媒体を用いることができる。   As described above, in the above-described ninth embodiment, the OS 20 that performs basic control of the CPU 2 and the gear design support program 21 according to the present embodiment are stored in an external storage device such as the HDD 32. Then, the OS 20 and the gear design support program 21 are read from the external storage device via the HDD I / F 31. Then, various data such as gear shape error data, eccentricity error data, and gear specification data are input using an input / output keyboard or mouse, or data on the recording medium 11 is read via the data input unit 8. As the recording medium 11, not only the floppy disk (registered trademark) described above but also a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), a CD-R / RW (Compact Disc Recordable / ReWritable), a USB memory (Universal Serial Bus memory), for example. ) And the like can be used.

このように可搬性の記録媒体に、上述した第1〜第8の実施形態における歯車設計支援方法を実行させる歯車設計支援プログラムを格納しておくことにより、持ち運びが可能となり、様々な場所でシミュレーションが容易にできる。   By storing the gear design support program for executing the gear design support method in the first to eighth embodiments described above in the portable recording medium in this way, it is possible to carry and simulate in various places. Can be easily done.

本実施形態としての歯車設計支援プログラムをコンピュータ等の情報処理装置にインストールし、装置のCPUが処理を行うことにより、第1〜第8の実施形態に記載の各工程を行う手段を実現する。このため、例えば歯車諸元や歯車の回転支持構成、駆動条件などの設計パラメータの影響を事前にかつ短時間の解析によって予測することができる。さらに、HDD32などの記録媒体を様々な場所に持ち込んでシミュレーションを行うことができる。このため、歯車機構系に関して問題がないか確認し、歯車駆動系を試作し評価するといった作業を無くして、高精度にかつ容易に歯車設計支援をおこなうことのできる記録媒体を提供することができる。   The gear design support program according to the present embodiment is installed in an information processing apparatus such as a computer, and the CPU of the apparatus performs processing, thereby realizing means for performing each process described in the first to eighth embodiments. For this reason, for example, the influence of design parameters, such as a gear specification, the rotation support structure of a gear, and a drive condition, can be predicted in advance by a short time analysis. Furthermore, a recording medium such as the HDD 32 can be brought into various places for simulation. For this reason, it is possible to provide a recording medium capable of providing gear design support with high accuracy and ease without checking the gear mechanism system for problems and eliminating the work of making a prototype and evaluating the gear drive system. .

このため、上述した第9の実施形態によれば、様々なコンピュータ等の情報処理装置にインストールでき、歯車諸元や歯車の回転支持構成、駆動条件などの設計パラメータの影響を事前にかつ短時間の解析によって予測することができる。また、記録媒体を様々な場所に持ち込んでシミュレーションが行える。
その結果、歯車機構系に関して問題がないか確認し、歯車駆動系を試作し評価するといった作業を無くして、高精度かつ容易に歯車設計支援をおこなうことのできる記録媒体を提供することができる。
For this reason, according to the ninth embodiment described above, it can be installed in various information processing apparatuses such as computers, and the influence of design parameters such as gear specifications, gear rotation support configuration, and driving conditions can be determined in advance and in a short time. Can be predicted by analysis of Also, simulation can be performed by bringing the recording medium to various places.
As a result, it is possible to provide a recording medium capable of supporting gear design with high accuracy and ease by eliminating the work of checking whether there is a problem with the gear mechanism system, making a prototype and evaluating the gear drive system.

〔第10の実施形態〕
次に、第10の実施形態について説明する。
第10の実施形態は、図19に示すように、上述した第9の実施形態におけるHDD32が、本装置1に内蔵されたHDD9とされた構成例を示す。
[Tenth embodiment]
Next, a tenth embodiment will be described.
As shown in FIG. 19, the tenth embodiment shows a configuration example in which the HDD 32 in the ninth embodiment described above is an HDD 9 built in the apparatus 1.

図19に本実施形態における歯車設計支援装置1の構成例をブロック図で示す。本実施形態の歯車設計支援装置1は、上述した図18に示す構成におけるHDD I/F31に替えて、上述した第9の実施形態におけるHDD32をHDD9として内蔵する。   FIG. 19 is a block diagram showing a configuration example of the gear design support apparatus 1 according to this embodiment. The gear design support device 1 according to the present embodiment incorporates the HDD 32 according to the ninth embodiment as an HDD 9 instead of the HDD I / F 31 with the configuration shown in FIG.

こうした構成で、上述した第1〜第8の何れかの実施形態で説明した歯車設計支援プログラムを実行させることで、歯車の経時的な動的解析結果から得られ、設計時に有効な情報をCRTやプリントアウトした紙から供給することができる。   With such a configuration, by executing the gear design support program described in any of the first to eighth embodiments described above, information obtained from the dynamic analysis result of the gear over time, and information useful at the time of design can be obtained. Or from printed paper.

以上のように、上述した第10の実施形態の歯車設計支援装置1によれば、CPU2が歯車設計支援プログラム21による処理を行うことにより、上述した第1〜第8の何れかの実施形態に記載の各工程を行う手段を実現する。   As described above, according to the gear design support device 1 of the tenth embodiment described above, the CPU 2 performs the process by the gear design support program 21 to achieve any one of the first to eighth embodiments described above. Means for performing each of the described steps is realized.

上述した第10の実施形態は、歯車の回転伝達特性や歯車起振力に影響を与える設計パラメータである歯車諸元や歯車の回転支持構成、駆動条件などの設計パラメータの影響を事前にかつ短時間の解析によって予測することを目的とする。その際、解析は、慣性項や回転速度の影響としての共振現象、並進運動、軸の偏角振動の影響などによる動的挙動を考慮して行う。このことにより、歯車機構系に関して問題がないか確認し、歯車駆動系を試作し評価するといった作業を無くして、高精度にかつ容易に歯車設計支援を行うことのできる歯車設計支援装置を提供することを目的とする。   In the tenth embodiment described above, the influence of the design parameters such as the gear specifications, the rotation support configuration of the gear, and the driving conditions, which are design parameters affecting the rotation transmission characteristics of the gear and the gear excitation force, is reduced in advance. The purpose is to make predictions by analyzing time. At that time, the analysis is performed in consideration of the dynamic behavior due to the influence of the resonance phenomenon, the translational motion, the shaft deviated vibration, etc. as the influence of the inertia term and the rotational speed. Thus, there is provided a gear design support device capable of easily and accurately supporting gear design without checking the gear mechanism system for problems and eliminating the work of making and evaluating a gear drive system. For the purpose.

このため、上述した第10の実施形態の歯車設計支援装置1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て、駆動軸の動作に対する被駆動軸の動的挙動を解析・算出する歯車設計支援装置において、下記の各手段を有する。
(1) 解析対象とする歯車の基本諸元である諸元情報及び目標速度や負荷トルクの駆動条件情報の入力を受ける基本入力手段
(2) 歯車を回転支持する軸受に関する、回転軸との隙間や軸受けバネ剛性、軸受け減衰係数(並進方向XYZ、回転方向θz、偏角方向θx,θy)の情報の入力を受ける歯車軸受情報入力手段
(3) 基本入力手段と歯車軸受情報入力手段により、歯車の基礎円中心座標と基礎円半径の情報を得て、回転方向に対応した接線(歯車作用線)を求め、この接線上の歯車かみ合い時のたわみ量を求めるたわみ量算出手段
(4) たわみ量と歯対剛性の積からかみ合い力を算出し、これらの力が歯車作用線上で接触している歯対に対して運動方程式を生成する運動方程式導出手段
(5) 時系列的にこの運動方程式を解く時系列計算手段
(6) 該時系列計算手段の計算した駆動軸と被駆動軸の動作結果を出力する出力手段
For this reason, the gear design support apparatus 1 of the tenth embodiment described above models the gear transmission mechanism system installed between the drive shaft and the driven shaft, and the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft. The gear design support apparatus for analyzing / calculating the above has the following means.
(1) Basic input means for receiving input of specification information which is a basic specification of the gear to be analyzed and target speed and driving torque drive condition information (2) Clearance between the shaft and the rotation shaft related to the bearing which supports the rotation of the gear Gear bearing information input means for receiving information on bearing spring stiffness, bearing damping coefficient (translation direction XYZ, rotation direction θz, declination direction θx, θy) (3) The basic input means and the gear bearing information input means Deflection amount calculation means to obtain the tangent (gear action line) corresponding to the rotation direction by obtaining information on the center circle center coordinates and the foundation circle radius of the sway, and to obtain the amount of deflection when the gears mesh on this tangent (4) Deflection amount The equation of motion for calculating the meshing force from the product of the tooth-to-tooth rigidity and generating the equation of motion for the tooth pair in contact with these forces on the gear action line (5) When solving Column calculating means (6) time series calculation means calculated drive shaft and an output means for outputting the operation result of the driven shaft

そして、上記のたわみ量算出手段は、たわみ量ψを、ψa、ψb、ψc、ψd、ψeの5つの成分の総和として求める。ただし、
ψaは、かみ合う歯車間における、歯車回転角と基礎円半径の積の差分
ψbは、接点距離の変化分
ψcは、駆動側接点角度の変化分と駆動側基礎円半径の積
ψdは、被駆動側接点角度の変化分と被駆動側基礎円半径の積
ψeは、軸受部の偏角と歯幅かみ合い位置から算出される変化分
Then, the deflection amount calculation means obtains the deflection amount ψ as the sum of the five components ψa, ψb, ψc, ψd, and ψe. However,
ψa is the difference between the product of the gear rotation angle and the basic circle radius between the meshing gears ψb is the contact distance change ψc is the product of the drive side contact angle change and the drive side basic circle radius ψd is the driven The product of the change in the side contact angle and the driven side basic circle radius ψe is the change calculated from the deviation angle of the bearing and the tooth width meshing position.

本実施形態では、回転ムラを発生させる要因のひとつである歯車並進運動と歯車偏角運動を解析プログラムに組み込み、この並進運動と偏角運動によるたわみ量の変化分を厳密に計算する。このため、かみ合いながらの回転運動と並進運動と偏角運動する歯車の動的挙動を解析できるようになる。   In this embodiment, gear translational motion and gear deflection motion, which are one of the factors that cause rotation unevenness, are incorporated into the analysis program, and the amount of change in deflection due to this translational motion and deflection motion is strictly calculated. For this reason, it becomes possible to analyze the dynamic behavior of a gear that performs rotational movement, translational movement, and declination while meshing.

その結果、歯車の回転伝達特性や歯車起振力に影響を与える設計パラメータである歯車諸元や歯車の回転支持構成、駆動条件などの設計パラメータの影響を事前にかつ短時間の解析によって予測することができる。その際、解析は動的挙動を考慮して行う。この動的挙動は、慣性項や回転速度の影響によるものであり、例えば共振現象、並進運動、軸の偏角振動の影響などである。
このことにより、歯車機構系に関して問題がないか確認し、歯車駆動系を試作し評価するといった作業を無くして、高精度にかつ容易に歯車設計支援を行うことができる。
As a result, the influence of design parameters such as gear specifications, gear rotation support configuration, and driving conditions, which influence the gear rotation transmission characteristics and gear vibration force, are predicted in advance and in a short time analysis. be able to. At that time, the analysis is performed considering dynamic behavior. This dynamic behavior is due to the influence of the inertial term and the rotational speed, such as the influence of resonance phenomenon, translational movement, and shaft deflection vibration.
As a result, it is possible to easily support the gear design with high accuracy without checking the gear mechanism system for problems and eliminating the work of making and evaluating the gear drive system.

なお、上述した各実施形態は本発明の好適な実施形態であり、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々変形して実施することが可能である。   Each of the above-described embodiments is a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to this, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

50、60 動力伝達機構
51 側板
52 モータ
52a 駆動軸
53 駆動歯車
54 従動歯車
55 感光体ドラム
57、58 ローラ
55a、57a 回転軸(被駆動軸)
59 転写ベルト
50, 60 Power transmission mechanism 51 Side plate 52 Motor 52a Drive shaft 53 Drive gear 54 Driven gear 55 Photoconductor drum 57, 58 Roller 55a, 57a Rotating shaft (driven shaft)
59 Transfer belt

特開2012−43347号公報JP 2012-43347 A

Claims (10)

駆動軸と被駆動軸に設けられた歯車伝達機構系をモデル化して、前記駆動軸の動作に対する前記被駆動軸の動的挙動を解析するコンピュータで実行される歯車設計支援方法において、
解析対象とする歯車の諸元情報及び駆動条件情報の入力を受ける基本入力工程と、
該歯車を回転支持する軸受に関する情報の入力を受ける歯車軸受情報入力工程と、
前記基本入力工程および前記歯車軸受情報入力工程での入力に基づいて、かみ合う歯車間における回転方向に対応した歯車作用線上での該歯車のたわみ量を求めるたわみ量算出工程と、
前記たわみ量および歯対剛性の積からかみ合い力を算出し、前記歯車作用線上で接触している歯対に関する運動方程式を生成する運動方程式導出工程と、
該運動方程式を時系列的に解く時系列計算工程と、を含み、
前記たわみ量算出工程では、前記たわみ量を、
かみ合う歯車間における歯車回転角および基礎円半径の積の差分と、
接点距離の変化分と、
駆動側接点角度の変化分および駆動側基礎円半径の積と、
被駆動側接点角度の変化分および被駆動側基礎円半径の積と、
軸受部の偏角および歯幅かみ合い位置から算出される変化分と、の総和として求めることを特徴とする歯車設計支援方法。
In a gear design support method executed by a computer that models a gear transmission mechanism system provided on a drive shaft and a driven shaft and analyzes the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft,
A basic input process for receiving the specification information and driving condition information of the gear to be analyzed;
A gear bearing information input step for receiving input of information on a bearing that rotatably supports the gear;
Based on the input in the basic input step and the gear bearing information input step, a deflection amount calculating step for obtaining a deflection amount of the gear on the gear action line corresponding to the rotation direction between the meshing gears;
A motion equation deriving step of calculating a meshing force from the product of the deflection amount and the tooth pair rigidity, and generating a motion equation relating to the tooth pair contacting on the gear action line;
A time series calculation step for solving the equation of motion in time series,
In the deflection amount calculating step, the deflection amount is calculated as follows:
The difference between the product of the gear rotation angle and the base circle radius between the meshing gears;
Change of contact distance,
The product of the change in the drive side contact angle and the drive side basic circle radius,
The product of the change in the driven side contact angle and the driven side basic circle radius,
A gear design support method, characterized in that it is obtained as a sum of changes calculated from a deviation angle of a bearing portion and a tooth width meshing position.
前記たわみ量算出工程では、歯車形状誤差の情報に基づくたわみ補正量をさらに加えた総和として前記たわみ量を求めることを特徴とする請求項1記載の歯車設計支援方法。   2. The gear design support method according to claim 1, wherein, in the deflection amount calculation step, the deflection amount is obtained as a sum total obtained by further adding a deflection correction amount based on gear shape error information. 前記時系列計算工程では、
前記解析対象とする歯車の歯幅および軸受部の偏角の積が歯車形状誤差よりも大きい場合、前記軸受部の偏角および歯幅かみ合い位置から算出される変化分を含めた計算を行い、
前記解析対象とする歯車の歯幅および軸受部の偏角の積が歯車形状誤差以下である場合、前記軸受部の偏角および歯幅かみ合い位置から算出される変化分を除外して計算を行うことを特徴とする請求項1または2記載の歯車設計支援方法。
In the time series calculation step,
When the product of the tooth width of the gear to be analyzed and the deviation angle of the bearing portion is larger than the gear shape error, a calculation including a change calculated from the deviation angle of the bearing portion and the tooth width meshing position is performed,
When the product of the tooth width of the gear to be analyzed and the deflection angle of the bearing portion is equal to or less than the gear shape error, the calculation is performed excluding the change calculated from the deviation angle and the tooth width meshing position of the bearing portion. The gear design support method according to claim 1 or 2, characterized by the above.
前記時系列計算工程では、
前記解析対象とする歯車の軸受部が片持ち式の場合、前記軸受部の偏角および歯幅かみ合い位置から算出される変化分を含めた計算を行い、
前記解析対象とする歯車の軸受部が両持ち式の場合、前記軸受部の偏角および歯幅かみ合い位置から算出される変化分を除外して計算を行うことを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の歯車設計支援方法。
In the time series calculation step,
When the bearing portion of the gear to be analyzed is a cantilever type, the calculation including the change calculated from the deflection angle and the tooth width meshing position of the bearing portion is performed,
The calculation is performed by excluding the change calculated from the deviation angle and the tooth width meshing position of the bearing portion when the bearing portion of the gear to be analyzed is a double-supported type. The gear design support method according to any one of the above.
前記軸受部の偏角および歯幅かみ合い位置から算出される変化分における偏角は、かみ合う歯車間における食い違い方向の偏角であることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の歯車設計支援方法。   5. The deviation angle of the change calculated from the deviation angle of the bearing portion and the tooth width meshing position is a deviation angle in a misalignment direction between the meshing gears. 6. Gear design support method. 前記時系列計算工程では、歯車の回転速度が定常速度である定常領域であるか否かの判定を行い、
該判定により定常領域と判定された時間については、前記軸受部の偏角および歯幅かみ合い位置から算出される変化分を含めた計算を行い、
該判定により定常領域でないと判定された時間については、前記軸受部の偏角および歯幅かみ合い位置から算出される変化分をゼロとして計算を行うことを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の歯車設計支援方法。
In the time series calculation step, it is determined whether or not the rotation speed of the gear is a steady region that is a steady speed,
For the time determined as a steady region by the determination, a calculation including a change calculated from the deflection angle of the bearing portion and the tooth width meshing position is performed,
6. The time determined by the determination as not being a steady region is calculated with a change calculated from a deviation angle and a tooth width meshing position of the bearing portion set to zero. The gear design support method according to Item 1.
前記歯車伝達機構系は、画像形成装置における画像形成に用いられるドラムを駆動するための伝達機構系であり、
前記時系列計算工程により算出された前記被駆動軸における算出結果に前記ドラムの半径を乗じて、前記ドラム表面上の特性値に換算して出力する第1の解析結果出力工程をさらに含むことを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の歯車設計支援方法。
The gear transmission mechanism system is a transmission mechanism system for driving a drum used for image formation in an image forming apparatus,
It further includes a first analysis result output step of multiplying the calculation result of the driven shaft calculated by the time series calculation step by the radius of the drum and converting it to a characteristic value on the surface of the drum and outputting it. The gear design support method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that:
前記歯車伝達機構系は、画像形成装置における画像形成に用いられる転写ベルトを駆動するための伝達機構系であり、
前記転写ベルトは複数のローラに巻き掛けられて支持され、
前記時系列計算工程により算出された前記被駆動軸における算出結果に、前記歯車伝達機構系に含まれる歯車が取り付けられたローラの半径を乗じて、前記ベルト表面上の特性値に換算して出力する第2の解析結果出力工程をさらに含むことを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の歯車設計支援方法。
The gear transmission mechanism system is a transmission mechanism system for driving a transfer belt used for image formation in an image forming apparatus,
The transfer belt is supported by being wound around a plurality of rollers,
Multiply the calculation result of the driven shaft calculated by the time series calculation step by the radius of the roller to which the gear included in the gear transmission mechanism system is attached, and convert it to a characteristic value on the belt surface and output it. The gear design support method according to any one of claims 1 to 6, further comprising a second analysis result output step.
駆動軸と被駆動軸に設けられた歯車伝達機構系をモデル化して、前記駆動軸の動作に対する前記被駆動軸の動的挙動を解析する歯車設計支援プログラムにおいて、
コンピュータに、請求項1から8の何れか1項に記載の歯車設計支援方法を実行させることを特徴とする歯車設計支援プログラム。
In a gear design support program that models a gear transmission mechanism system provided on a drive shaft and a driven shaft and analyzes the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft,
A gear design support program that causes a computer to execute the gear design support method according to any one of claims 1 to 8.
駆動軸と被駆動軸に設けられた歯車伝達機構系をモデル化して、前記駆動軸の動作に対する前記被駆動軸の動的挙動を解析する歯車設計支援装置において、
解析対象とする歯車の諸元情報及び駆動条件情報の入力を受ける基本入力手段と、
該歯車を回転支持する軸受に関する情報の入力を受ける歯車軸受情報入力手段と、
前記基本入力手段および前記歯車軸受情報入力手段での入力に基づいて、かみ合う歯車間における回転方向に対応した歯車作用線上での該歯車のたわみ量を求めるたわみ量算出手段と、
前記たわみ量および歯対剛性の積からかみ合い力を算出し、前記歯車作用線上で接触している歯対に関する運動方程式を生成する運動方程式導出手段と、
該運動方程式を時系列的に解く時系列計算手段と、を備え、
前記たわみ量算出手段は、前記たわみ量を、
かみ合う歯車間における歯車回転角および基礎円半径の積の差分と、
接点距離の変化分と、
駆動側接点角度の変化分および駆動側基礎円半径の積と、
被駆動側接点角度の変化分および被駆動側基礎円半径の積と、
軸受部の偏角および歯幅かみ合い位置から算出される変化分と、の総和として求めることを特徴とする歯車設計支援装置。
In the gear design support device that models the gear transmission mechanism system provided on the drive shaft and the driven shaft and analyzes the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft,
Basic input means for receiving the specification information and drive condition information of the gear to be analyzed;
Gear bearing information input means for receiving input of information on a bearing that rotatably supports the gear;
Deflection amount calculating means for obtaining a deflection amount of the gear on the gear action line corresponding to the rotation direction between the meshing gears based on the input by the basic input means and the gear bearing information input means;
A motion equation deriving means for calculating a meshing force from the product of the deflection amount and the tooth pair rigidity, and generating a motion equation relating to the tooth pair contacting on the gear action line;
A time series calculating means for solving the equation of motion in time series,
The deflection amount calculation means calculates the deflection amount.
The difference between the product of the gear rotation angle and the base circle radius between the meshing gears;
Change of contact distance,
The product of the change in the drive side contact angle and the drive side basic circle radius,
The product of the change in the driven side contact angle and the driven side basic circle radius,
A gear design support device characterized in that it is obtained as a sum of changes calculated from a deviation angle of a bearing portion and a tooth width meshing position.
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