超精密歯車の性能に関する研究

本年度は主に鏡面研削歯車の騒音と振動を前年度に完成した超精密歯車用負荷試験機を用いて調べた。先ず歯面粗さの影響を調べるため、従来の代表的精密歯車研削盤(M社製)で研削した歯車(歯面粗さRmaxαA2E22μm)と鏡面研削歯車(RmaxαA2E20.2μm)の騒音と振動を比較した。いずれの歯車対も同じ精度(JISO級)としたが、鏡面研削歯車のほうが、騒音も振動も著しく小さかった。この原因を明らかにするため、騒音波形を高速フ-リエ解析器で周波数分析を行なった結果、鏡面研削歯車の騒音には、5kHz以上の成分が著しく少ないことがわかった。このようになる原因を更に追求すれば、鏡面研削歯車では、歯面の粗さの和が理論油膜厚さよりも小さいため、ほぼ完全なEHL油膜が歯面間に形成されて、粗さの高の衝突によって生じる音(高周波数成分の多い騒音)が少なくなったためであると考えられる。最近、運転性能を向上させるために、高歯歯車を利用しようという傾向が強くなったので、鏡面研削した高歯歯車を製作して騒音と振動特性を調べた。歯形を修整しない場合は、かみあい率を2以上の高歯にすれば騒音と振動が小さくなる。しかし、かみあい率が2以下の高歯車の振動と騒音は、標準歯車のものよりも大きくなる傾向にある。その理由は、一歯かみあい領域が存在して、しかも歯が標準のものよりも高いためである。高歯歯車には、適当な歯形修整を施さないと歯を高くした効果が表われない。この適当な歯形修整量を計算するため、歯の弾性変形とそれによる回転誤差を精密に計算するコンピュ-タ-プログラムを開発した。計算結果と実験によって、適当な歯形修整量は、高歯車の場合も、歯の弾性変形量と歯車の最大ピッチ誤差の和であることがわかった。歯の弾性変形量は荷重によって変化するので、歯形修整量を一定として、負荷トルクを変化させる実験も行なって、歯形修整の影響を調べた。

本年度は主に鏡面研削歯車の騒音と振動を前年度に完成した超精密歯車用負荷試験機を用いて調べた。先ず歯面粗さの影響を調べるため、従来の代表的精密歯車研削盤(M社製)で研削した歯車(歯面粗さRmaxαA2E22μm)と鏡面研削歯車(RmaxαA2E20.2μm)の騒音と振動を比較した。いずれの歯車対も同じ精度(JISO級)としたが、鏡面研削歯車のほうが、騒音も振動も著しく小さかった。この原因を明らかにするため、騒音波形を高速フ-リエ解析器で周波数分析を行なった結果、鏡面研削歯車の騒音には、5kHz以上の成分が著しく少ないことがわかった。このようになる原因を更に追求すれば、鏡面研削歯車では、歯面の粗さの和が理論油膜厚さよりも小さいため、ほぼ完全なEHL油膜が歯面間に形成されて、粗さの高の衝突によって生じる音(高周波数成分の多い騒音)が少なくなったためであると考えられる。最近、運転性能を向上させるために、高歯歯車を利用しようという傾向が強くなったので、鏡面研削した高歯歯車を製作して騒音と振動特性を調べた。歯形を修整しない場合は、かみあい率を2以上の高歯にすれば騒音と振動が小さくなる。しかし、かみあい率が2以下の高歯車の振動と騒音は、標準歯車のものよりも大きくなる傾向にある。その理由は、一歯かみあい領域が存在して、しかも歯が標準のものよりも高いためである。高歯歯車には、適当な歯形修整を施さないと歯を高くした効果が表われない。この適当な歯形修整量を計算するため、歯の弾性変形とそれによる回転誤差を精密に計算するコンピュ-タ-プログラムを開発した。計算結果と実験によって、適当な歯形修整量は、高歯車の場合も、歯の弾性変形量と歯車の最大ピッチ誤差の和であることがわかった。歯の弾性変形量は荷重によって変化するので、歯形修整量を一定として、負荷トルクを変化させる実験も行なって、歯形修整の影響を調べた。