JP2003049905A - Load sharing estimation method for transmission belt using finite element analysis, and its device and program - Google Patents
Load sharing estimation method for transmission belt using finite element analysis, and its device and programInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、有限要素法解析を
用いた伝動ベルトの荷重分担特性の予測方法及び装置、
並びにプログラムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for predicting load sharing characteristics of a transmission belt using finite element method analysis,
And about the program.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ベルト内側に形成された多数の歯部を有
する歯付ベルトは、Ｖベルト同様に伝動ベルトに用いら
れ、精密機器から一般汎用機械まで幅広く利用されてい
る。一般には、歯部の表面に接着された歯布と、接着ゴ
ム層に埋設された心体と、この心体のベルト背面側に形
成された背ゴムとからなる。この歯付ベルトを用いた伝
動機構は、歯付きベルトと、これにかみあう歯付プーリ
とによって構成され、歯付ベルトと歯付プーリとの間の
滑りがないので、回転を確実に伝えることができる。そ
して、よりコンパクト且つ低騒音で、応力伝達性能に優
れたものを目指し、台形歯形から円弧歯形等へと、歯付
ベルトの改良が進められてきた。2. Description of the Related Art A toothed belt having a large number of teeth formed on the inner side of the belt is used as a transmission belt like the V-belt and is widely used from precision equipment to general-purpose machines. Generally, it is composed of a tooth cloth bonded to the surface of the tooth portion, a core body embedded in an adhesive rubber layer, and a back rubber formed on the belt back side of the core body. A transmission mechanism using this toothed belt is composed of a toothed belt and a toothed pulley that meshes with it, and there is no slip between the toothed belt and the toothed pulley, so rotation can be transmitted reliably. it can. Aiming to be more compact, low noise, and excellent in stress transmission performance, the toothed belt has been improved from a trapezoidal tooth profile to an arc tooth profile or the like.
【０００３】特に歯付ベルトが自動車エンジンのカム軸
駆動用に用いられる場合、近年自動車エンジン性能の向
上に連れて歯付ベルトにかかる負荷が大きくなっている
為、長期間使用された歯付ベルトの歯部が欠けるなどの
現象が生じることがある。歯付ベルトの耐久性を適切に
評価するためには、ベルト及びプーリ間の荷重分担特性
を精度良く把握する必要がある。Particularly when a toothed belt is used for driving a camshaft of an automobile engine, the toothed belt has been used for a long period of time because the load on the toothed belt has increased with the improvement of automobile engine performance in recent years. There may be a phenomenon such as the lack of teeth. In order to properly evaluate the durability of the toothed belt, it is necessary to accurately grasp the load sharing characteristics between the belt and the pulley.
【０００４】この歯付ベルトの荷重分担特性は、プーリ
に特別な細工を施して実測することができる。しかしな
がら駆動装置のレイアウト、張力条件等が変わる毎に実
験を行う必要があり、その手間や労力は大きいという問
題がある。The load sharing characteristic of this toothed belt can be measured by applying special work to the pulley. However, it is necessary to carry out an experiment every time the layout of the drive unit, the tension condition, etc. change, and there is a problem that the labor and labor are large.
【０００５】そこで従来から、解析的に歯付ベルトの荷
重分担特性を予測するという方法が試みられてきた。そ
の中に、ベルトの歯底部とそのベルトに噛合する歯付プ
ーリの歯部との間に働く摩擦力、ベルトの歯部とそのベ
ルトに噛合する歯付プーリの歯底部との間に働く摩擦
力、歯付ベルトと歯付プーリとのピッチ差等を考慮した
幾つかの伝動理論を実用的に取り扱ったものとして、例
えば特許第２９６０６４８号公報に開示されている方法
がある。これは歯付ベルトの伝動解析モデルを用意し、
このモデルに対して幾何データ、材料データ及び外力デ
ータを入力し、有限要素法解析によって算出された歯付
ベルトに作用する歯部反力分布に基づいて荷重分担特性
の予測を行うものである。具体的には、伝動解析モデル
に対して歯付ベルトの心体下部のプーリと接触する部分
を組み込み、且つプーリが回転して歯付ベルトが連れ回
りする実際に近い動きを与えた状態において、伝動解析
モデルを、ベルトのプーリへの接触角以上回転する定常
状態に至るまで移行させて有限要素法解析を行うこと
で、歯付ベルトの荷重分担特性を良好に予測するという
ものである。Therefore, conventionally, a method of analytically predicting the load sharing characteristic of the toothed belt has been attempted. The frictional force acting between the tooth bottom of the belt and the toothed portion of the toothed pulley that meshes with the belt, the frictional force that acts between the toothed portion of the belt and the tooth bottom of the toothed pulley that meshes with the belt. A method disclosed in Japanese Patent No. 2960648, for example, deals with some transmission theories in consideration of force, pitch difference between toothed belt and toothed pulley, and the like. This prepares a transmission analysis model of the toothed belt,
Geometrical data, material data, and external force data are input to this model, and the load sharing characteristics are predicted based on the tooth reaction force distribution acting on the toothed belt calculated by the finite element method analysis. Specifically, in a state in which a portion of the toothed belt that comes into contact with the pulley under the core of the toothed belt is incorporated into the transmission analysis model, and the pulley is rotated to give a movement close to the actual movement of the toothed belt, The load analysis characteristic of the toothed belt is satisfactorily predicted by shifting the transmission analysis model to a steady state in which the belt rotates more than the contact angle of the pulley and performing the finite element method analysis.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記公報
に基づいた方法では、歯付ベルトと歯付プーリとの接触
部の全ての節点反力を出力し、接触部において歯付ベル
トがプーリから受ける歯部反力、摩擦力及び張力等を歯
部毎に集計するという煩雑な作業が不可欠であった。従
って集計作業による時間がかかるという問題があった。However, in the method based on the above publication, all the nodal reaction forces at the contact portion between the toothed belt and the toothed pulley are output, and the toothed belt receives the toothed belt from the pulley at the contact portion. The complicated work of totaling the reaction force, frictional force, tension, etc. for each tooth was indispensable. Therefore, there is a problem that it takes time for the totaling work.
【０００７】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
もので、有限要素法を用いて伝動ベルトの荷重分担特性
を精度良く予測できると共に、作業量の軽減及び作業時
間の短縮を図ることのできる荷重分担予測方法及び装
置、並びにプログラムを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to accurately predict the load sharing characteristic of a transmission belt by using the finite element method and to reduce the working amount and the working time. An object of the present invention is to provide a load sharing prediction method and device, and a program that can be performed.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明における請求項１に記載の伝動ベルトの荷重分
担予測方法は、有限要素法解析を用いた伝動ベルトの荷
重分担予測方法において、プーリと、前記プーリに巻き
掛けられ、複数のトラス要素が心体中央部に配置され、
外力が付与された前記伝動ベルトとを含む伝動解析モデ
ルを作成するステップと、前記伝動解析モデルについて
有限要素法解析を実行し、前記伝動ベルトの長手方向に
複数設けられた分割部における前記トラス要素の応力を
出力するステップと、隣接する前記分割部における前記
トラス要素の応力差を算出し、前記応力差から隣接する
前記分割部における心体張力の差を算出するステップ
と、複数の前記心体張力の差から前記伝動ベルトにかか
る荷重分担特性を出力するステップとを備えることを特
徴とする。The load sharing prediction method for a transmission belt according to claim 1 of the present invention for solving the above problems is a load sharing prediction method for a transmission belt using a finite element method analysis, A pulley and a plurality of truss elements wound around the pulley and arranged in the center of the body;
Creating a transmission analysis model including the transmission belt to which an external force is applied; executing a finite element method analysis on the transmission analysis model, and the truss elements in a plurality of divisions provided in the longitudinal direction of the transmission belt. The step of outputting the stress of, the step of calculating the stress difference between the truss elements in the adjacent divisions, and the step of calculating the difference in the core-body tension in the adjacent divisions from the stress difference; Outputting a load sharing characteristic applied to the transmission belt from a difference in tension.
【０００９】本発明における請求項１０に記載の伝動ベ
ルトの荷重分担予測装置は、有限要素法解析を用いた伝
動ベルトの荷重分担予測装置において、プーリと、前記
プーリに巻き掛けられ、複数のトラス要素が心体中央部
に配置され、外力が付与された前記伝動ベルトとを含む
伝動解析モデルを作成する手段と、前記伝動解析モデル
について有限要素法解析を実行し、前記伝動ベルトの長
手方向に複数設けられた分割部における前記トラス要素
の応力を出力する手段と、隣接する前記分割部における
前記トラス要素の応力差を算出し、前記応力差から、隣
接する前記分割部における心体張力の差を算出する手段
と、複数の前記心体張力の差から前記伝動ベルトにかか
る荷重分担特性を出力する手段とを備えることを特徴と
する。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a transmission belt load sharing prediction apparatus using a finite element method analysis, wherein the pulley and the plurality of trusses are wound around the pulley. Means for creating a transmission analysis model including the transmission belt to which an element is arranged in the center of the body and to which an external force is applied, and a finite element method analysis is performed on the transmission analysis model, and a longitudinal direction of the transmission belt is obtained. A means for outputting the stress of the truss element in the plurality of divided portions and a stress difference between the truss elements in the adjacent divided portions are calculated, and the difference in the core tension between the adjacent divided portions is calculated from the stress difference. And means for outputting a load sharing characteristic applied to the transmission belt from a plurality of differences in the core tension.
【００１０】本発明の請求項１９に記載の伝動ベルトの
荷重分担予測プログラムは、コンピュータを、請求項１
０のような伝動ベルトの荷重分担予測装置として機能さ
せる為のプログラムである。According to a nineteenth aspect of the present invention, a load sharing prediction program for a transmission belt uses a computer.
It is a program for functioning as a load sharing prediction device for a transmission belt such as 0.
【００１１】上記記載の荷重分担予測方法及び装置、並
びにプログラムの要旨は、伝動解析モデル作成において
伝動ベルトの心体中央部に複数のトラス要素を配置し、
その伝動解析モデルについて有限要素法解析を実行して
伝動ベルトの長手方向に複数設けられた分割部における
トラス要素の応力を出力し、隣接する分割部におけるト
ラス要素の応力差を算出し、更にその応力差から隣接す
る分割部における心体張力の差を算出し、その複数の心
体張力の差から荷重分担特性を予測することにある。有
限要素法解析を用い、伝動ベルトの長手方向に複数設け
られた分割部におけるトラス要素の応力を出力し、その
トラス要素の応力差から、分割部で分割された区間毎の
荷重分担を求めることができる。よって、従来技術のよ
うな歯部反力、摩擦力等の複数の出力データを取り扱う
必要がなくなって作業量の軽減及び作業時間の短縮が可
能となり、従来技術に比べて容易に荷重分担特性を予測
することできる。The gist of the load sharing prediction method and apparatus and the program described above is to arrange a plurality of truss elements in the central portion of the core of the transmission belt in the transmission analysis model creation.
The finite element method analysis is performed on the transmission analysis model to output the stress of the truss element in the plurality of divisions provided in the longitudinal direction of the transmission belt, and the stress difference between the truss elements in the adjacent divisions is calculated. The purpose is to calculate the difference in the core-body tension in the adjacent divisions from the stress difference and to predict the load-sharing characteristic from the difference in the plurality of core-body tensions. Using the finite element method analysis, output the stress of the truss element in the multiple divisions provided in the longitudinal direction of the transmission belt, and calculate the load sharing for each section divided by the division from the stress difference of the truss elements. You can Therefore, it is not necessary to handle multiple output data such as tooth reaction force, frictional force, etc. as in the prior art, and the work amount can be reduced and the work time can be shortened. Can be predicted.
【００１２】また上述した請求項１，１０，１９におい
て、前記伝動ベルトは長手方向の断面形状が規則的に変
化するものであってよい（請求項２，１１，２０）。こ
の場合、前記伝動ベルトが歯付ベルトであり、前記プー
リが前記歯付ベルトに噛合する歯付プーリであってよい
（請求項３，１２，２１）。更に、この場合、前記トラ
ス要素の分割部は各歯部中心又は各歯底部中心であって
よい（請求項４，１３，２２）。なお長手方向の断面形
状に変化がない伝動ベルトにも適用可能である（請求項
５，１４，２３）。Further, in the above-mentioned claims 1, 10 and 19, the transmission belt may have a regular cross-sectional shape in the longitudinal direction (claims 2, 11 and 20). In this case, the transmission belt may be a toothed belt, and the pulley may be a toothed pulley that meshes with the toothed belt (claims 3, 12, 21). Further, in this case, the dividing portion of the truss element may be the center of each tooth portion or the center of each tooth root (claims 4, 13, 22). The invention can also be applied to a transmission belt in which the cross-sectional shape in the longitudinal direction does not change (claims 5, 14, 23).
【００１３】本発明における請求項６，１５，及び２４
に記載の伝動ベルトの荷重分担予測方法及び装置並びに
プログラムは、静止状態の前記伝動解析モデルについて
有限要素法解析を実行することを特徴とする。Claims 6, 15, and 24 in the present invention
The method, apparatus and program for predicting load sharing of a power transmission belt according to the item (4) are characterized by executing a finite element method analysis on the power transmission analysis model in a stationary state.
【００１４】これによると、静止状態にある伝動解析モ
デルについて、分割部で分割された区間における荷重分
担特性を比較的短時間で容易に求めることが可能であ
る。またこのとき、分割部を多く設けることで、より細
かなデータを得ることができる。According to this, for the transmission analysis model in the stationary state, it is possible to easily obtain the load sharing characteristic in the section divided by the dividing section in a relatively short time. Further, at this time, by providing a large number of dividing units, it is possible to obtain finer data.
【００１５】本発明における請求項７，１６，及び２５
に記載の伝動ベルトの荷重分担予測方法及び装置並びに
プログラムは、伝動ベルトが前記プーリに連れ回るとい
う条件の下で、伝動解析モデルが静止状態から分割され
た一区間分回転した状態に至るまでの過程において、伝
動解析モデルについて有限要素法解析を実行することを
特徴とする。Claims 7, 16 and 25 of the present invention
The load sharing prediction method and device for a transmission belt and the program according to claim 1, the transmission analysis model, from the stationary state to a state in which the transmission belt is rotated by one section under the condition that the transmission belt is rotated around the pulley. In the process, the finite element method analysis is performed on the transmission analysis model.
【００１６】これによると、伝動ベルトの長手方向の断
面形状が規則的に変化する場合、伝動ベルトを回転さ
せ、静止状態から分割された一区間分回転した状態に至
るまでに複数回、各分割部におけるトラス要素の応力を
出力することで、荷重分担特性の連続的なデータを得る
ことができる。またこのとき微小な回転角毎に解析デー
タを出力することで、より細かなデータを得ることがで
きる。According to this, when the cross-sectional shape of the transmission belt in the longitudinal direction is regularly changed, the transmission belt is rotated several times until it reaches a state in which the transmission belt is rotated from a stationary state to one divided section. By outputting the stress of the truss element in the section, continuous data of load sharing characteristics can be obtained. Further, at this time, finer data can be obtained by outputting the analysis data for each minute rotation angle.
【００１７】本発明における請求項８，１７，及び２６
に記載の伝動ベルトの荷重分担予測方法及び装置並びに
プログラムは、伝動ベルトがプーリに連れ回るという条
件の下で、伝動解析モデルを静止状態から、心体張力の
差のばらつきが５％以内となる定常状態に至るまで移行
させ、定常状態の伝動解析モデルについて、有限要素法
解析を実行することを特徴とする。Claims 8, 17, and 26 of the present invention
According to the load sharing prediction method, device and program for the transmission belt described in (1), the variation in the difference in the core tension from the stationary state of the transmission analysis model is within 5% under the condition that the transmission belt rotates around the pulley. It is characterized in that a transition to a steady state is made and a finite element method analysis is executed for a steady state transmission analysis model.
【００１８】伝動解析モデルが定常状態に至った時点、
即ち心体張力の差のばらつきが前回出力したデータと比
較して５％以内となった時点で得るデータは、伝動ベル
トの回転初期の定常状態に至っていない時点でのデータ
よりも、より精度のよい信頼性のあるものである。When the transmission analysis model reaches a steady state,
That is, the data obtained when the variation in the difference in core tension is within 5% of the previously output data is more accurate than the data obtained when the steady state of the initial rotation of the transmission belt is not reached. It has good credibility.
【００１９】本発明における請求項９，１８，及び２７
に記載の伝動ベルトの荷重分担予測方法及び装置並びに
プログラムは、伝動ベルトがプーリに連れ回るという条
件の下で、伝動解析モデルが心体張力の差のばらつきが
５％以内となる定常状態に至ってから、分割された一区
間分回転した状態に至るまでの過程において、伝動解析
モデルについて有限要素法解析を実行することを特徴と
する。Claims 9, 18, and 27 of the present invention
The method, device, and program for predicting the load sharing of the transmission belt described in (1) above show that the transmission analysis model has reached a steady state in which the variation in the difference in core tension is within 5% under the condition that the transmission belt is rotated around the pulley. It is characterized in that the finite element method analysis is executed for the transmission analysis model in the process from to the state of being rotated by one divided section.
【００２０】伝動ベルトを回転させてデータの信頼性が
確保された定常状態に至った状態から、更に伝動ベルト
を回転させて分割された一区間分回転した状態に至るま
でに複数回、各分割部におけるトラス要素の応力を出力
することで、長手方向の断面形状が規則的に変化する伝
動ベルトについて、荷重分担特性の連続的且つ精度のよ
いデータを得ることができる。またこのとき微小な回転
角毎に解析データを出力することで、より細かなデータ
を得ることができる。Each time the transmission belt is rotated, the steady state in which the reliability of the data is ensured is reached, and the rotation of the transmission belt is further performed until the state is rotated by one segment. By outputting the stress of the truss element in the section, it is possible to obtain continuous and accurate data of the load sharing characteristic of the transmission belt whose cross-sectional shape in the longitudinal direction changes regularly. Further, at this time, finer data can be obtained by outputting the analysis data for each minute rotation angle.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
添付図面を参照しつつ説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００２２】先ず、本実施形態が適用される歯付ベルト
１及び歯付ベルト１に噛合する歯付プーリ２，３の伝動
機構について、図３に基づいて説明する。歯付ベルト１
の内側面にはその幅方向に沿って多数の円弧歯形の歯部
５、及び歯底部６が形設されている。該歯付ベルト１
は、回転軸方向に沿った歯部４を外周部にそれぞれ有す
る駆動歯付プーリ２及び従動歯付プーリ３の２つの歯付
プーリと噛合しており、駆動歯付プーリ２によって図中
反時計周りに駆動させられ、従動歯付プーリ３を図中反
時計周りに回転させる。First, the transmission mechanism of the toothed belt 1 and the toothed pulleys 2 and 3 meshing with the toothed belt 1 to which this embodiment is applied will be described with reference to FIG. Toothed belt 1
A large number of arcuate tooth-shaped tooth portions 5 and tooth bottom portions 6 are formed on the inner side surface along the width direction. The toothed belt 1
Meshes with two toothed pulleys, namely, a drive toothed pulley 2 and a driven toothed pulley 3 each having a tooth portion 4 along the rotation axis direction on its outer peripheral portion. Driven around, the driven toothed pulley 3 is rotated counterclockwise in the drawing.
【００２３】この歯付ベルト１は、図４に図示されてい
るように、ベルト歯部５を形成する内側エラストマー樹
脂９と、歯付ベルト１の背部にある外側エラストマー樹
脂１０と、心体７と、心体７の下部に着設された不織布
８とを一体に備えてなり、心体７は外側エラストマー樹
脂１０に埋設されている。また図４に示されている歯付
ベルト１は円弧形の歯形であるが、歯付ベルト１の歯形
として、台形他様々な形状が考えられる。As shown in FIG. 4, this toothed belt 1 has an inner elastomer resin 9 forming a belt tooth portion 5, an outer elastomer resin 10 on the back portion of the toothed belt 1, and a core body 7. And a non-woven fabric 8 attached to the lower part of the core body 7 are integrally provided, and the core body 7 is embedded in the outer elastomer resin 10. Further, the toothed belt 1 shown in FIG. 4 has an arcuate tooth shape, but the toothed belt 1 may have various shapes such as a trapezoid.
【００２４】本実施形態において、内側エラストマー樹
脂９及び外側エラストマー樹脂１０として、ウレタンを
使用できる。また、天然ゴム、ブチルゴム、スチレン−
ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピ
レンゴム、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレ
ン、水素化ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムと不飽和
カルボン酸金属塩との混合ポリマー等、ゴム材の単独組
成物、又はこれらの混合物の組成物等を、歯付ベルト１
の内側及び外側に、歯ゴム及び背ゴムとして、内側エラ
ストマー樹脂９及び外側エラストマー樹脂１０の代わり
に用いることもある。In this embodiment, urethane can be used as the inner elastomer resin 9 and the outer elastomer resin 10. Also, natural rubber, butyl rubber, styrene-
A single composition of rubber material, such as butadiene rubber, chloroprene rubber, ethylene-propylene rubber, alkylated chlorosulfonated polyethylene, hydrogenated nitrile rubber, mixed polymer of hydrogenated nitrile rubber and unsaturated carboxylic acid metal salt, or a composition thereof Toothed belt 1 containing the composition of the mixture
It may be used as a tooth rubber and a back rubber instead of the inner elastomer resin 9 and the outer elastomer resin 10 on the inside and outside.
【００２５】心体７は耐屈曲性に優れていることはもち
ろん、ベルト歯ピッチおよびベルト長さを正確に保つた
め、強度と柔軟性に優れた高弾性のアラミド繊維、ポリ
エステル繊維またはガラス繊維等をＲＦＬ液で処理した
もの等、伸びに対する抵抗力の強い心線を用いることが
好ましい。なお、本実施形態においては樹脂ベルトを用
いているが、ゴムベルトの場合は心体７を接着ゴム等に
埋設し、この接着ゴムには繊維を含有していてもよい
が、含有していない方が好ましい。The core body 7 is not only excellent in bending resistance, but also highly elastic and highly flexible aramid fiber, polyester fiber or glass fiber in order to accurately maintain the belt tooth pitch and belt length. It is preferable to use a core wire having a strong resistance to elongation, such as one treated with RFL liquid. Although a resin belt is used in the present embodiment, in the case of a rubber belt, the core body 7 may be embedded in an adhesive rubber or the like, and this adhesive rubber may contain fibers, but it is not included. Is preferred.
【００２６】心体７の下部に着設された不織布８は、繊
維から構成されるシート状材料であり、任意の繊維及び
工程によって緻密性、柔軟性、厚さ等を適宜選択でき
る。また該不織布８を設けない場合もある。不織布８に
用いられる繊維としては、合成繊維、ガラス繊維他様々
なものを使用でき、また工程としては、乾式、湿式、ス
パンボンド法、メルトブロー法、スパンレース法等を採
用できる。また本実施形態のような、不織布８を心体７
の下部に着設する樹脂ベルトの場合は、歯底部６にラミ
ネートを施すことも可能である。The non-woven fabric 8 attached to the lower portion of the core body 7 is a sheet-like material composed of fibers, and the density, flexibility, thickness, etc. can be appropriately selected depending on the desired fibers and process. Further, the nonwoven fabric 8 may not be provided. Various fibers such as synthetic fibers and glass fibers can be used as the fibers used in the non-woven fabric 8, and as the process, a dry type, a wet type, a spunbond method, a melt blow method, a spunlace method, or the like can be adopted. Further, as in the present embodiment, the nonwoven fabric 8 is used as the core body 7.
In the case of a resin belt attached to the lower part of the tooth root 6, it is possible to laminate the tooth bottom portion 6.
【００２７】また内側エラストマー樹脂９及び／又は外
側エラストマー樹脂１０の表面には、綿、ポリエステル
繊維又はナイロン繊維等を平織り、綾織り、朱子織り等
に製織した帆布、又はこのような帆布をＲＦＬ液で処理
した帆布を設けてもよい。On the surface of the inner elastomer resin 9 and / or the outer elastomer resin 10, cotton, polyester fiber, nylon fiber or the like is woven in plain weave, twill weave, satin weave, or the like, or such a sailcloth is made into an RFL liquid. You may provide the canvas treated with.
【００２８】なおＲＦＬ液とは、レゾルシンとホルマリ
ンとの初期縮合物を、クロロプレン、スチレン−ブタジ
エン−ビニルピリジン三元共重合体、水素化ニトリルゴ
ム（Ｈ−ＮＢＲ）、ＮＢＲ等のラテックスに混合したも
のである。The RFL liquid was prepared by mixing an initial condensate of resorcin and formalin with a latex such as chloroprene, styrene-butadiene-vinylpyridine terpolymer, hydrogenated nitrile rubber (H-NBR) and NBR. It is a thing.
【００２９】次いで図５には、図４における歯付ベルト
１の解析モデル１’が示されている。Next, FIG. 5 shows an analytical model 1'of the toothed belt 1 in FIG.
【００３０】先ず図４の歯付ベルト１に埋設された心体
７のモデル化について説明する。心体７を曲げ剛性を有
する梁要素としてモデル化する場合は、心体７の曲げ弾
性又は引張弾性に合わせる必要がある。心体７の材料条
件に曲げ弾性を設定すると、歯付ベルト１が張力を受け
たとき、心体７の伸びが過大になってしまう。一方心体
７の材料条件に引張弾性を設定すると、曲げ剛性が過大
となって、歯付ベルト１が曲げに対して柔軟でなくな
る。First, modeling of the core body 7 embedded in the toothed belt 1 of FIG. 4 will be described. When modeling the core body 7 as a beam element having bending rigidity, it is necessary to match the bending elasticity or tensile elasticity of the core body 7. If bending elasticity is set as the material condition of the core body 7, when the toothed belt 1 receives a tension, the elongation of the core body 7 becomes excessive. On the other hand, if tensile elasticity is set as the material condition of the core body 7, the bending rigidity becomes excessive and the toothed belt 1 becomes inflexible to bending.
【００３１】そこで本発明では、張力を受け持つ部材と
して、節点７ｂを有する複数のトラス要素７ａを心体７
の中央部に設け、歯付ベルト１が柔軟に屈曲できるもの
とする。即ち、曲げ剛性を持たないが、節点７ｂを有す
る複数のトラス要素７ａを中央部に配置し、該トラス要
素７ａの上下に配置された曲げ剛性を有する２次元平面
要素７’とによって心体７をモデル化し、夫々に対応し
た材料条件を設定することによって、外力に対する心体
７の挙動を適切に表現できるものとする。Therefore, in the present invention, a plurality of truss elements 7a having nodal points 7b are provided as core members 7 as members that bear the tension.
The toothed belt 1 is provided at the center of the toothed belt and can be flexibly bent. That is, a plurality of truss elements 7a, which have no bending rigidity but have nodes 7b, are arranged in the central portion, and two-dimensional plane elements 7'having bending rigidity arranged above and below the truss elements 7a are used to form the core body 7 Are modeled and the material conditions corresponding to each are set, so that the behavior of the core body 7 with respect to an external force can be appropriately expressed.
【００３２】また図４における心体７以外の歯付ベルト
１を構成する不織布８、内側エラストマー樹脂９、及び
外側エラストマー樹脂１０は、図５に示されているよう
に、曲げ剛性を有する２次元平面要素８’，９’，１
０’として夫々モデル化される。なお、ベルト歯底部６
のラミネートは省略している。Further, as shown in FIG. 5, the nonwoven fabric 8, the inner elastomer resin 9 and the outer elastomer resin 10 constituting the toothed belt 1 other than the core body 7 in FIG. 4 have two-dimensional bending rigidity. Planar elements 8 ', 9', 1
They are modeled as 0 '. In addition, the belt tooth bottom portion 6
The laminating of is omitted.
【００３３】以上のような歯付ベルト１の解析モデル化
に外力データとして張力Ｔ１，Ｔ２を付与し、駆動歯付
プーリ２に巻き掛け、図６（ａ）に示されているような
歯付ベルト１及び駆動歯付プーリ２を含む１軸伝動解析
モデル２５を作成する。なお、該駆動歯付プーリ２は歯
付ベルト１に比べて非常に剛であるので剛体としてモデ
ル化し、歯付ベルト１と駆動歯付プーリ２との間の摩擦
を考慮し、摩擦係数をデータとして入力する。In the analytical modeling of the toothed belt 1 as described above, tensions T1 and T2 are applied as external force data, and the tensioned belt 2 is wound around the drive toothed pulley 2 and toothed as shown in FIG. 6 (a). A uniaxial transmission analysis model 25 including the belt 1 and the drive toothed pulley 2 is created. Since the driving toothed pulley 2 is much more rigid than the toothed belt 1, it is modeled as a rigid body, and the friction coefficient is taken into consideration in consideration of the friction between the toothed belt 1 and the driving toothed pulley 2. Enter as.
【００３４】次いで、この１軸伝動解析モデル２５に対
して有限要素法解析を実行する。この際、歯付ベルト１
の長手方向に複数の分割部１１を設け、各分割部１１に
おけるトラス要素７ａの応力を出力する。本実施形態で
は各歯部５の両端の心体張力差を算出するため、図７に
示されているように、各歯底部６の中心を分割部１１と
する。しかしながら、分割部１１を各歯部５の中心に定
めて各歯底部６の両端の心体張力差を算出したり、該分
割部１１をそれ以外の箇所に定めたり、状況に応じて任
意に設定できる。Next, a finite element method analysis is executed on the one-axis transmission analysis model 25. At this time, the toothed belt 1
A plurality of divided portions 11 are provided in the longitudinal direction of the, and the stress of the truss element 7a in each divided portion 11 is output. In the present embodiment, since the difference in the body-body tension between both ends of each tooth portion 5 is calculated, the center of each tooth bottom portion 6 is defined as the divided portion 11, as shown in FIG. 7. However, the divided portion 11 is set at the center of each tooth portion 5 to calculate the difference in the core-body tension between both ends of each tooth bottom portion 6, or the divided portion 11 is set at any other location, or depending on the situation, Can be set.
【００３５】本実施形態においては、前述のように分割
部１１が各歯底部６中心であり、且つ分割部１１が図５
に示されているトラス要素７ａの節点７ｂと合致する。
従って、各分割部１１におけるトラス要素７ａの応力算
出は、歯底部６中心におけるトラス要素７ａの節点７ｂ
の応力を算出することによって行われる。しかしなが
ら、この分割部１１におけるトラス要素７ａの応力算出
は使用する有限要素法解析プログラムによって、また分
割部１１がトラス要素７ａの節点７ｂと合致する場合と
合致しない場合とによって異なる。例えば、分割部１１
に存在するトラス要素７ａの応力平均を算出する場合も
ある。In the present embodiment, as described above, the dividing portion 11 is the center of each tooth bottom portion 6, and the dividing portion 11 is shown in FIG.
Of the truss element 7a shown in FIG.
Therefore, the stress of the truss element 7a in each divided portion 11 is calculated by calculating the node 7b of the truss element 7a at the center of the tooth bottom portion 6.
It is performed by calculating the stress of. However, the calculation of the stress of the truss element 7a in the dividing portion 11 differs depending on the finite element method analysis program used, and whether the dividing portion 11 matches the node 7b of the truss element 7a or not. For example, the dividing unit 11
There is also a case where the stress average of the truss elements 7a existing in is calculated.
【００３６】こうして各分割部１１におけるトラス要素
７ａの応力を解析によって算出した後、隣接する分割部
１１におけるトラス要素７ａの応力差を求める。そして
その応力差に心体７の断面積を乗じて、隣接する分割部
１１における心体張力の差、即ち各歯部５における荷重
分担を得ることができる。更にこの荷重分担を各分割さ
れた区間について求めると、図８（ａ）のような歯付ベ
ルト１の歯部５にかかる荷重分担特性の分布が得られ
る。After calculating the stress of the truss element 7a in each divided portion 11 in this way, the stress difference between the truss elements 7a in the adjacent divided portions 11 is obtained. Then, by multiplying the stress difference by the cross-sectional area of the core body 7, it is possible to obtain the difference between the core body tensions in the adjacent divided portions 11, that is, the load sharing in each tooth portion 5. Further, when the load sharing is obtained for each of the divided sections, the distribution of the load sharing characteristics applied to the tooth portion 5 of the toothed belt 1 as shown in FIG. 8A is obtained.
【００３７】次いで、１軸伝動解析モデル２５の解析方
法について、図６（ａ），(ｂ)，(ｃ)及び図８（ａ），
（ｂ）を参照して説明する。Next, regarding the analysis method of the uniaxial transmission analysis model 25, FIGS. 6 (a), 6 (b) and 6 (c) and FIG. 8 (a),
This will be described with reference to (b).
【００３８】図８（ａ），（ｂ）に示されているグラフ
は、駆動歯付プーリ２と該駆動歯付プーリ２に巻きかけ
られた歯付ベルト１とを含む１軸伝動解析モデル２５を
以下のように作成し、有限要素法解析を行ったものであ
る。歯付ベルト１として、図４に示されているような、
内側エラストマー樹脂９及び外側エラストマー樹脂１０
にウレタンが使用され、心体７下部に不織布８が配設さ
れ、内側エラストマー樹脂９の歯底部６をウレタンでラ
ミネートされた歯高２.８３ｍｍ、ベルト幅１５ｍｍの
Ｓ８Ｍタイプ（ピッチ８ｍｍ）のウレタンタイミングベ
ルトを想定し、前述の図５と同様にモデル化した。また
駆動歯付プーリ２として、Ｓ８Ｍ標準、溝深さ２.８３
ｍｍ、歯数２６のものを想定し、剛体としてモデル化し
た。初張力は４５Ｋｇｆ、駆動歯付プーリ２の回転数は
２０００ｒｐｍとした。外力データとしては摩擦係数を
０．２５、初張力を実験と同様の４５Ｋｇｆ、歯付ベル
ト１と駆動歯付プーリ２との接触角を１８０度とした。The graphs shown in FIGS. 8A and 8B are uniaxial transmission analysis models 25 including a drive toothed pulley 2 and a toothed belt 1 wound around the drive toothed pulley 2. Was created as follows and was analyzed by the finite element method. As the toothed belt 1, as shown in FIG.
Inner elastomer resin 9 and outer elastomer resin 10
Urethane is used, the nonwoven fabric 8 is arranged below the core body 7, the tooth bottom 6 of the inner elastomer resin 9 is laminated with urethane, and the tooth height is 2.83 mm and the belt width is 15 mm. S8M type (pitch 8 mm) urethane A timing belt was assumed and modeled in the same manner as in FIG. Also, as the pulley 2 with drive teeth, S8M standard, groove depth 2.83
It was modeled as a rigid body on the assumption of mm and 26 teeth. The initial tension was 45 Kgf, and the rotation speed of the pulley 2 with drive teeth was 2000 rpm. As the external force data, the friction coefficient was 0.25, the initial tension was 45 Kgf as in the experiment, and the contact angle between the toothed belt 1 and the driving toothed pulley 2 was 180 degrees.
【００３９】有限要素法解析を行うソフトウェアは、Ｍ
ＳＣ社のＭＳＣ．Ｍａｒｃ２０００をソルバーとして、
ＭＳＣ社のＭＳＣ．Ｍｅｎｔａｔ２０００をプリポスト
プロセッサとして使用し、またハードウェアにはＨＰ社
Ｃ１６０ワークステーション（ＰＡ８０００シングルプ
ロセッサ、５１２ＭＢメモリ）を使用した。The software for performing the finite element method analysis is M
SC company MSC. Marc2000 as a solver,
MSC. The Mentat 2000 was used as a pre-post processor, and the hardware used was a C160 workstation from HP (PA8000 single processor, 512 MB memory).
【００４０】図８（ａ），（ｂ）のＸ軸は、図８（ｃ）
で示されているようなベルト歯部５の位置を表し、Ｙ軸
はその位置における歯付ベルト１のベルト歯部５の荷重
分担（Ｋｇｆ）を示している。図８（ａ）のグラフ中に
ある１〜１６の番号は歯付ベルト１の歯部５毎に付した
歯番号であって、駆動歯付プーリ２の中心Oから上方へ
の垂直延長線上にある図８（ｃ）におけるＢ点のベルト
歯部５を２番として、その歯部５から順に反時計回りに
番号を付し、駆動歯付プーリ２の中心Oから下方への垂
直延長線上にある図８（ｃ）におけるＣ点のベルト歯部
５を１５番としている。これは即ち、歯付ベルト１の駆
動歯付プーリ２への接触角（１８０度）として、歯付ベ
ルト１と駆動歯付プーリ２との噛合い始めの部分から噛
合い終わりの部分までのベルト歯部５について２〜１５
と番号を付したものである。また駆動歯付プーリ２と完
全には噛合っていないが接触している部分、即ち図８
（ｃ）におけるＡ点のベルト歯部５、Ｄ点のベルト歯部
５を１番、１６番としてデータを取った。The X-axis of FIGS. 8A and 8B is shown in FIG.
Represents the position of the belt tooth portion 5 as shown by, and the Y axis represents the load share (Kgf) of the belt tooth portion 5 of the toothed belt 1 at that position. The numbers 1 to 16 in the graph of FIG. 8A are the tooth numbers assigned to the tooth portions 5 of the toothed belt 1, and are on the vertical extension line from the center O of the drive toothed pulley 2 to the upper side. In FIG. 8 (c), the belt tooth portion 5 at the point B in FIG. 8 is numbered 2, and the tooth portions 5 are sequentially numbered in the counterclockwise direction, on the vertical extension line downward from the center O of the drive tooth pulley 2. The belt tooth portion 5 at the point C in FIG. 8C is number 15. That is, as the contact angle (180 degrees) of the toothed belt 1 to the drive toothed pulley 2, the belt from the beginning of meshing of the toothed belt 1 and the drive toothed pulley 2 to the end of meshing thereof. 2 to 15 for tooth 5
It is numbered with. In addition, a portion which is not completely meshed with the driving toothed pulley 2 but is in contact therewith, that is, FIG.
The data was taken by setting the belt tooth portion 5 at the point A and the belt tooth portion 5 at the point D in (c) as Nos. 1 and 16.
【００４１】図８（ｂ）は歯付ベルト１を駆動歯付プー
リ２に連れ回しながら、駆動歯付プーリ２の中心Oを回
転中心として反時計回りに定常状態に至るまで回転させ
て、更にその定常状態から一区間分、即ち本実施形態で
は一歯分回転した状態に至るまでの過程において、細か
なステップで解析を実行し、ステップ毎に得られたデー
タを繋ぎ合わせたものである。In FIG. 8B, while rotating the toothed belt 1 with the driving toothed pulley 2, the toothed belt 1 is rotated counterclockwise about the center O of the driving toothed pulley 2 until it reaches a steady state. In the process from the steady state to one section, that is, in the process of rotating one tooth in this embodiment, the analysis is executed in fine steps, and the data obtained in each step are connected.
【００４２】先ず図６（ａ）に示されているような、静
止状態の１軸伝動解析モデル２５について有限要素法解
析を実行する場合は、静止状態にある１軸伝動解析モデ
ル２５について、分割部１１で分割された区間における
荷重分担特性を比較的短時間で容易に求めることが可能
である。First, when the finite element method analysis is performed on the stationary 1-axis transmission analysis model 25 as shown in FIG. 6A, the stationary 1-axis transmission analysis model 25 is divided. It is possible to easily obtain the load sharing characteristic in the section divided by the unit 11 in a relatively short time.
【００４３】本実施形態においては分割部１１が歯底部
６中心であるため、静止状態にある１軸伝動解析モデル
２５について解析を行うと、図８（ａ）に示されている
ような、各歯部５における荷重分担特性の離散的データ
が得られる。また分割部１１を多く設けることで、歯付
ベルト１にかかる荷重分担についてのより細かなデータ
を得ることができる。In the present embodiment, since the dividing portion 11 is the center of the tooth bottom portion 6, when the uniaxial transmission analysis model 25 in the stationary state is analyzed, each one as shown in FIG. 8A is obtained. Discrete data of the load sharing characteristic of the tooth portion 5 is obtained. Further, by providing a large number of dividing portions 11, it is possible to obtain more detailed data regarding the sharing of the load applied to the toothed belt 1.
【００４４】また一般に、歯付ベルト１のような長手方
向の断面形状が規則的に変化するベルトの所望区間にか
かる荷重分担の細かなデータを得るには、経時的なデー
タを取ることが好ましい。そこで図６（ａ）の静止状態
から、歯付ベルト１が駆動歯付プーリ２に連れ回るとい
う条件の下で、外力データとしての張力Ｔ２をＴ１より
大きく設定し、図６（ｂ），（ｃ）のように歯付プーリ
２を反時計回り（図中矢印の方向）に回転させる。そし
て１軸伝動解析モデル２５について、図６（ａ）の静止
状態から、歯付ベルト１における分割部１１で区分され
た一区間分回転した状態まで移行させる過程において、
即ち本実施形態では一歯分回転した状態に至るまでの過
程において、細かなステップで解析を実行し、連続的な
データを得る方が好ましい。また長手方向の断面形状が
規則的に変化するベルトの場合、ある形状の区間に注目
したデータをとる為に、分割部１１は断面形状が同一の
部分に設けられ、且つ隣接する分割部１１の距離が等し
いことが好ましい。In general, in order to obtain detailed data of load distribution applied to a desired section of a belt such as the toothed belt 1 in which the cross-sectional shape in the longitudinal direction changes regularly, it is preferable to take data over time. . Therefore, the tension T2 as the external force data is set to be larger than T1 under the condition that the toothed belt 1 is rotated around the driving toothed pulley 2 from the stationary state of FIG. As shown in c), the toothed pulley 2 is rotated counterclockwise (in the direction of the arrow in the figure). In the process of shifting the uniaxial transmission analysis model 25 from the stationary state in FIG. 6A to the state in which the toothed belt 1 is rotated by one section divided by the dividing portion 11,
That is, in the present embodiment, it is preferable to perform analysis in fine steps and obtain continuous data in the process of reaching the state of rotating one tooth. Further, in the case of a belt in which the cross-sectional shape in the longitudinal direction changes regularly, in order to obtain data focusing on a section of a certain shape, the dividing portions 11 are provided at the portions having the same sectional shape, and the dividing portions 11 adjacent to each other It is preferred that the distances are equal.
【００４５】データの精度という観点からは、歯付ベル
ト１が駆動歯付プーリ２に連れ回るという条件の下で、
１軸伝動解析モデル２５を図６（ａ）の静止状態から定
常状態まで反時計回りに回転させ、定常状態の１軸伝動
解析モデル２５について解析を実行する方が好ましい。
ここで定常状態とは、隣接する分割部１１における心体
張力の差、即ち分割部１１によって区画された注目区間
における荷重分担のばらつきが前回取ったデータと比較
して５％以内となる状態、と定義する。これによるデー
タは、伝動ベルトの回転初期の定常状態に至っていない
時点でのデータよりも、より精度のよい信頼性のあるも
のとなる。From the viewpoint of the accuracy of the data, under the condition that the toothed belt 1 rotates with the driving toothed pulley 2,
It is preferable to rotate the uniaxial transmission analysis model 25 in the counterclockwise direction from the stationary state to the steady state in FIG. 6A and execute the analysis for the steady state uniaxial transmission analysis model 25.
Here, the steady state is a state in which the difference between the core body tensions in the adjacent dividing portions 11, that is, the variation in the load sharing in the target section divided by the dividing portions 11 is within 5% as compared with the previously taken data, It is defined as The data thus obtained is more accurate and more reliable than the data at the time when the steady state in the initial stage of rotation of the transmission belt is not reached.
【００４６】前述の図８（ｂ）における解析のように、
１軸伝動解析モデル２５を定常状態に至るまで回転させ
て、更にその定常状態から一区間分、即ち本実施形態で
は一歯分回転した状態に至るまでの過程において、細か
なステップで解析を実行する方法がある。これによる
と、１軸伝動解析モデル２５が定常状態に至っている
為、精度のよいデータを得られると共に、連続的なデー
タを得ることが可能となる。この方法は、特に長手方向
の断面形状が規則的に変化する歯付ベルト１等の伝動ベ
ルトの所望区間にかかる荷重分担特性を予測する際、実
施されることが好ましい。こうして細かなステップ毎に
得られたデータを繋ぎ合わせ、図８（ｂ）に示されてい
るような、１軸伝動解析モデル２５のベルト歯部５にか
かる荷重分担特性が求まる。As in the analysis in FIG. 8 (b) described above,
The uniaxial transmission analysis model 25 is rotated until it reaches a steady state, and further, the analysis is executed in fine steps in the process from the steady state to the state in which it has rotated for one section, that is, one tooth in the present embodiment. There is a way to do it. According to this, since the uniaxial transmission analysis model 25 has reached a steady state, accurate data can be obtained and continuous data can be obtained. It is preferable that this method be carried out particularly when predicting the load sharing characteristic applied to a desired section of the transmission belt such as the toothed belt 1 in which the cross-sectional shape in the longitudinal direction changes regularly. By thus connecting the data obtained for each fine step, the load sharing characteristic applied to the belt tooth portion 5 of the uniaxial transmission analysis model 25 as shown in FIG. 8B can be obtained.
【００４７】次いで図２を参照しつつ、本実施形態にお
ける伝動ベルトの荷重分担予測装置２０について説明す
る。Next, with reference to FIG. 2, the load sharing prediction device 20 for the transmission belt in this embodiment will be described.
【００４８】先ず荷重分担予測装置２０の操作者が、キ
ーボード等の入力装置から解析対象となる歯付ベルト１
及び駆動歯付プーリ２の幾何データ、材料データ、外力
データ等を入力し、それらデータが伝動解析モデル作成
部２１によって処理され、図６のような１軸伝動解析モ
デル２５が作成される。ここで幾何データとしては、駆
動歯付プーリ２の径及び中心位置、駆動歯付プーリ２及
び歯付ベルト１の歯部数、歯部のピッチ、歯形寸法等が
考えられる。材料データとしては、歯付ベルト１を構成
する歯部５、心体７等の弾性率、歯付ベルト１と駆動歯
付プーリ２との摩擦係数等が考えられる。外力データと
しては張力が考えられ、多軸伝動解析モデルの場合は外
力データとして軸荷重が必要となる。First, the operator of the load sharing prediction device 20 uses an input device such as a keyboard to analyze the toothed belt 1.
Also, the geometric data, material data, external force data, etc. of the drive toothed pulley 2 are input, and these data are processed by the transmission analysis model preparation unit 21 to prepare the uniaxial transmission analysis model 25 as shown in FIG. Here, as the geometric data, the diameter and center position of the driving toothed pulley 2, the number of tooth portions of the driving toothed pulley 2 and the toothed belt 1, the pitch of the tooth portions, the tooth profile, and the like can be considered. As the material data, the elastic modulus of the tooth portion 5, the core body 7 and the like constituting the toothed belt 1, the coefficient of friction between the toothed belt 1 and the driving toothed pulley 2, and the like can be considered. Tension is considered as external force data, and in the case of a multi-axis transmission analysis model, axial load is required as external force data.
【００４９】次に、有限要素法解析実行部２２によっ
て、伝動解析モデル作成部２１で作成された１軸伝動解
析モデル２５に対する有限要素法解析が実行され、歯付
ベルト１の長手方向に複数設けられた分割部１１におけ
るトラス要素７ａの応力が算出される。Next, the finite element method analysis executing unit 22 executes the finite element method analysis on the uniaxial transmission analysis model 25 created by the transmission analysis model creating unit 21, and a plurality of them are provided in the longitudinal direction of the toothed belt 1. The stress of the truss element 7a in the divided portion 11 thus calculated is calculated.
【００５０】次に、心体張力差算出部２３によって、有
限要素法解析実行部２２で算出された隣接する分割部１
１におけるトラス要素７ａの応力の差に、前述のように
心体７の断面積を乗じることで、隣接する分割部１１に
おける心体張力差が算出される。Next, the adjacent division unit 1 calculated by the finite element method analysis execution unit 22 by the core-body tension difference calculation unit 23.
By multiplying the stress difference of the truss element 7a in No. 1 by the cross-sectional area of the core body 7 as described above, the core body tension difference in the adjacent divided portions 11 is calculated.
【００５１】次に荷重分担特性出力部２４によって、心
体張力差算出部２３で算出された数の分割部１１で分割
された区間における荷重分担をつなぎ合わせ、荷重分担
特性が出力される。Next, the load sharing characteristic output unit 24 connects the load sharing in the sections divided by the dividing unit 11 of the number calculated by the core tension difference calculating unit 23, and outputs the load sharing characteristic.
【００５２】ここで、図２に示されている荷重分担予測
装置２０の各部２１〜２４は、例えば汎用のパーソナル
コンピュータによって構成されている。かかるパーソナ
ルコンピュータには、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハード
ディスク、ＦＤやＣＤの駆動装置等のハードウェアが収
納されており、ハードディスクには、後述する該パーソ
ナルコンピュータを伝動ベルトの荷重分担予測プログラ
ム（このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭやＦＤ、ＭＯなど
のリムーバブルな記録媒体に記録しておくことにより、
様々なコンピュータにインストールすることが可能であ
る）を含む各種のソフトウェアが記憶されている。そし
て、これらのハードウェアおよびソフトウェアが組み合
わされることによって、上述の各部２１〜２４が構築さ
れている。Here, each of the units 21 to 24 of the load sharing prediction device 20 shown in FIG. 2 is composed of, for example, a general-purpose personal computer. Such a personal computer accommodates hardware such as a CPU, ROM, RAM, hard disk, drive unit for FD and CD, and the hard disk stores the personal computer, which will be described later, in a load sharing prediction program for the transmission belt (this program). Is recorded on a removable recording medium such as CD-ROM, FD, MO,
Various software, including that it can be installed on various computers). Then, the above-mentioned respective units 21 to 24 are constructed by combining these hardware and software.
【００５３】更に具体的には、伝動解析モデル作成部２
１及び有限要素法解析実行部２２は、市販の有限要素法
解析プログラムが記憶されたもの、また心体張力差算出
部２３及び荷重分担特性出力部２４は市販の計算プログ
ラムを記憶されたものから構成される。More specifically, the transmission analysis model creating section 2
1 and the finite element method analysis execution unit 22 are stored in a commercially available finite element method analysis program, and the core body tension difference calculation unit 23 and the load sharing characteristic output unit 24 are stored in a commercially available calculation program. Composed.
【００５４】また荷重分担予測装置２０の各部２１〜２
４で得られるデータは、図示しないディスプレイに表示
されたり、プリンタで印刷されたりすることで、荷重分
担予測装置２０操作者に通知される。Each part 21 to 2 of the load sharing prediction device 20
The data obtained in 4 is notified to the operator of the load sharing prediction device 20 by being displayed on a display (not shown) or printed by a printer.
【００５５】次いで図１を参照しつつ、本実施形態にお
ける伝動ベルトの荷重分担予測方法の手順について説明
する。Next, referring to FIG. 1, the procedure of the load sharing prediction method for the transmission belt in this embodiment will be described.
【００５６】先ずステップ１では、荷重分担予測装置２
０の操作者が、キーボード等の入力装置から解析対象と
なる歯付ベルト１及び駆動歯付プーリ２の幾何データ、
材料データ、外力データ等を入力し、それらデータが図
２で示されている伝動解析モデル作成部２１によって処
理され、１軸伝動解析モデル２５が作成される。First, in step 1, the load sharing prediction device 2
0 operator inputs geometrical data of toothed belt 1 and drive toothed pulley 2 to be analyzed from an input device such as a keyboard,
Material data, external force data, etc. are input, and these data are processed by the transmission analysis model preparation section 21 shown in FIG. 2 to prepare the uniaxial transmission analysis model 25.
【００５７】次にステップ２では、図２に示されている
有限要素法解析実行部２２によって、伝動解析モデル作
成部２１で作成された１軸伝動解析モデル２５に対する
有限要素法解析が実行され、歯付ベルト１の長手方向に
複数設けられた分割部１１におけるトラス要素７ａの応
力が算出される。Next, in step 2, the finite element method analysis executing section 22 shown in FIG. 2 executes the finite element method analysis on the uniaxial transmission analysis model 25 created by the transmission analysis model creating section 21, The stress of the truss element 7a in the plurality of divided portions 11 provided in the longitudinal direction of the toothed belt 1 is calculated.
【００５８】次にステップ３では、図２に示されている
心体張力差算出部２３によって、有限要素法解析実行部
２２で算出された隣接する分割部１１におけるトラス要
素７ａの応力の差に、前述のように心体７の断面積を乗
じることで、隣接する分割部１１における心体張力差が
算出される。Next, at step 3, the stress difference of the truss elements 7a in the adjacent dividing parts 11 calculated by the finite element method analysis executing part 22 is calculated by the core body tension difference calculating part 23 shown in FIG. By multiplying the cross-sectional area of the core body 7 as described above, the core-body tension difference in the adjacent divided portions 11 is calculated.
【００５９】次にステップ４では、図２に示されている
荷重分担特性出力部２４によって、心体張力差算出部２
３で算出された数の分割部１１で分割された区間におけ
る荷重分担をつなぎ合わせ、荷重分担特性が出力され
る。Next, in step 4, the load distribution characteristic output unit 24 shown in FIG.
The load sharing characteristics are output by connecting the load sharing in the sections divided by the number of division units 11 calculated in 3.
【００６０】ここで前述と同様に、各ステップ１〜４
は、例えば汎用のパーソナルコンピュータを用いて行わ
れ、特にステップ１，２は市販の有限要素法解析プログ
ラム、ステップ３，４は市販の計算プログラムを用いる
ことができる。また各ステップＳ１〜Ｓ４で得られるデ
ータは、図示しないディスプレイに表示されたり、プリ
ンタで印刷されたりすることで、荷重分担予測装置２０
操作者に通知される。Here, similarly to the above, steps 1 to 4 are performed.
Is performed by using, for example, a general-purpose personal computer. Particularly, Steps 1 and 2 can use a commercially available finite element method analysis program, and Steps 3 and 4 can use a commercially available calculation program. The data obtained in steps S1 to S4 is displayed on a display (not shown) or printed by a printer, so that the load sharing prediction device 20
The operator is notified.
【００６１】なお、本発明は上記実施形態に限定され
ず、例えば次のような形態をとることができる。
（１）本実施形態においては伝動ベルトとして歯付ベル
トを採用したが、ブロックベルト、コグベルト等の長手
方向の断面形状が規則的に変化するベルト、Ｖベルト、
リブベルト、平ベルト等、長手方向の断面形状が変化の
無いベルト等にも適用可能である。
（２）分割部１１は任意に定め、所望区間の荷重分担特
性を求めることが可能である。本実施形態では各歯底部
６中心を分割部１１としたが、例えば各歯部５中心とす
ると、歯底部６の荷重分担特性が求まる。
（３）歯付ベルト１と駆動歯付プーリ２との接触角を１
８０度としたが、これは歯付ベルト１と駆動歯付プーリ
２との走行レイアウト等によって異なるものである。
（４）歯付ベルト１と駆動歯付プーリ２のみとを用いた
１軸伝動解析モデル２５について記述したが、歯付ベル
ト１が複数の歯付プーリ２，３，・・の間に掛け渡って
伝動する多軸伝動解析モデルにも適用可能である。
（５）本実施形態では２次元伝動解析モデルについて説
明したが、３次元伝動解析モデルにも適用できる。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, but can take the following forms, for example. (1) In the present embodiment, a toothed belt is used as the transmission belt, but a belt such as a block belt or a cog belt whose longitudinal cross-sectional shape changes regularly, a V-belt,
It is also applicable to rib belts, flat belts, and belts whose longitudinal cross-sectional shape does not change. (2) The dividing unit 11 can be arbitrarily set to obtain the load sharing characteristic of the desired section. In the present embodiment, the center of each tooth bottom portion 6 is the split portion 11. However, if the center of each tooth portion 5 is taken as the center, the load sharing characteristic of the tooth bottom portion 6 can be obtained. (3) Set the contact angle between the toothed belt 1 and the driving toothed pulley 2 to 1
Although it is set to 80 degrees, it depends on the traveling layout of the toothed belt 1 and the driving toothed pulley 2, and the like. (4) The uniaxial transmission analysis model 25 using only the toothed belt 1 and the driving toothed pulley 2 has been described, but the toothed belt 1 spans a plurality of toothed pulleys 2, 3, ... It can also be applied to a multi-axis transmission analysis model in which power is transmitted. (5) In the present embodiment, the two-dimensional transmission analysis model has been described, but the present invention can also be applied to the three-dimensional transmission analysis model.
【００６２】[0062]
【実施例】上記のような歯付ベルト１の所望区間にかか
る荷重分担予測方法を検証するため、実験を行った。実
験において、歯付ベルト１としては、図４に示されてい
るような、内側エラストマー樹脂９及び外側エラストマ
ー樹脂１０にウレタンが使用され、心体７下部に不織布
８が配設され、内側エラストマー樹脂９の歯底部６をウ
レタンでラミネートされた歯高２.８３ｍｍ、ベルト幅
１５ｍｍのＳ８Ｍタイプ（ピッチ８ｍｍ）のウレタンタ
イミングベルトを使用した。また駆動歯付プーリ２及び
従動歯付プーリ３としてはＳ８Ｍ標準、溝深さ２.８３
ｍｍ、歯数２６のものを使用した。初張力は４５Ｋｇ
ｆ、駆動歯付プーリ２の回転数は２０００ｒｐｍとし
た。EXAMPLE An experiment was conducted to verify the method for predicting the load sharing applied to a desired section of the toothed belt 1 as described above. In the experiment, as the toothed belt 1, urethane is used for the inner elastomer resin 9 and the outer elastomer resin 10 as shown in FIG. 4, and the nonwoven fabric 8 is arranged under the core body 7. A urethane timing belt of S8M type (pitch 8 mm) having a tooth height of 2.83 mm and a belt width of 15 mm in which the tooth bottom portion 6 of 9 was laminated with urethane was used. The drive toothed pulley 2 and the driven toothed pulley 3 are S8M standard, and the groove depth is 2.83.
mm, and the number of teeth was 26. Initial tension is 45 kg
f, the rotation speed of the pulley 2 with drive teeth was 2000 rpm.
【００６３】この実験において、図９に示されているよ
うに、あるプーリ歯部４の両側部のスリット４ａ、及び
そのスリット４ａの下部にある空隙４ｂが設けられてい
る荷重分担測定用プーリを用いた。そしてスリット４ａ
下部のプーリ歯部４側面にゲージ２６を貼着して、該プ
ーリ歯部４にかかる荷重を測定した。またゲージ２６の
導線の捻れをキャンセルする為に、図１０に示されてい
るスリップリング１９を設けた。In this experiment, as shown in FIG. 9, a load sharing measurement pulley provided with slits 4a on both sides of a pulley tooth 4 and a gap 4b under the slit 4a was used. Using. And the slit 4a
A gauge 26 was attached to the side surface of the lower pulley tooth portion 4 and the load applied to the pulley tooth portion 4 was measured. Further, in order to cancel the twist of the conductor wire of the gauge 26, the slip ring 19 shown in FIG. 10 is provided.
【００６４】次いで実験に用いた駆動の電動機による実
験装置１２が図１０に示されている。該実験装置１２
は、図示しないスライドベースに設置された駆動モータ
１３及び駆動側軸箱１４と、該駆動側軸箱１４に連結さ
れた駆動歯付プーリ２と、駆動歯付プーリ２と間隔を置
いて設置された従動歯付プーリ３と、該従動歯付プーリ
３に連結された従動側軸箱１５と、該従動側軸箱１５に
連結された電気動力計１６と、駆動歯付プーリ２と従動
歯付プーリ３とに掛け渡された歯付ベルト１と、駆動歯
付プーリ２に取付けた荷重分担測定用プーリのゲージ２
６から前述のスリップリング１９を介して電気信号を受
信する動ひずみ計１７と、該動ひずみ計１７からのデー
タを記録する記録装置１８からなる。負荷は該電気動力
計１６によるものとし、また駆動軸を移動させることに
よって歯付ベルト１に張力を与えるものとした。Next, FIG. 10 shows an experimental apparatus 12 using a driving electric motor used in the experiment. The experimental device 12
Is a drive motor 13 and a drive side axle box 14 installed on a slide base (not shown), a drive toothed pulley 2 connected to the drive side axle box 14, and a drive toothed pulley 2 with a space therebetween. Driven toothed pulley 3, driven side shaft box 15 connected to the driven tooth pulley 3, electric dynamometer 16 connected to the driven side shaft box 15, drive toothed pulley 2, and driven toothed Toothed belt 1 stretched around a pulley 3 and a gauge 2 of a pulley for load sharing measurement mounted on a pulley 2 with driving teeth
6, a dynamic strain gauge 17 that receives an electric signal from the slip ring 19 and a recording device 18 that records data from the dynamic strain gauge 17. The load was applied by the electric dynamometer 16, and the toothed belt 1 was tensioned by moving the drive shaft.
【００６５】本発明に係る有限要素法解析の１軸伝動解
析モデル２５の作成に際して、夫々実験条件に相応する
幾何データ、材料データ等を入力し、歯付ベルト１を前
述の図５と同様に、また駆動歯付プーリ２は剛体として
モデル化した。外力データとしては摩擦係数を０．２
５、初張力を実験と同様の４５Ｋｇｆ、歯付ベルト１と
駆動歯付プーリ２との接触角を１８０度とした。また本
実施例においては、歯付ベルト１が従動歯付プーリ３に
掛け渡って連れ回りする１軸伝動解析モデル関しても解
析を行った。有限要素法解析を行うソフトウェアは、Ｍ
ＳＣ社のＭＳＣ．Ｍａｒｃ２０００をソルバーとして、
ＭＳＣ社のＭＳＣ．Ｍｅｎｔａｔ２０００をプリポスト
プロセッサとして使用し、またハードウェアにはＨＰ社
Ｃ１６０ワークステーション（ＰＡ８０００シングルプ
ロセッサ、５１２ＭＢメモリ）を使用した。When the uniaxial transmission analysis model 25 of the finite element method analysis according to the present invention is created, geometric data, material data and the like corresponding to the experimental conditions are input, and the toothed belt 1 is set in the same manner as in FIG. 5 described above. The pulley 2 with drive teeth is modeled as a rigid body. The coefficient of friction is 0.2 as external force data.
5. The initial tension was 45 Kgf as in the experiment, and the contact angle between the toothed belt 1 and the driving toothed pulley 2 was 180 degrees. In addition, in the present embodiment, the analysis was also performed with respect to the uniaxial transmission analysis model in which the toothed belt 1 spans the driven toothed pulley 3 and rotates together. Software for finite element method analysis is M
SC company MSC. Marc2000 as a solver,
MSC. The Mentat 2000 was used as a pre-post processor, and the hardware used was a C160 workstation from HP (PA8000 single processor, 512 MB memory).
【００６６】本発明による解析結果と、実験結果とを比
較したグラフが図１１に示されている。図１１（ａ），
（ｂ）は解析結果であり、Ｘ軸を図８（ｃ）で示されて
いるようなベルト歯部５の位置（従動側である図１１
（ｂ）では噛合い始めと噛合い終わりのＡ〜ＤをＡ’〜
Ｄ’と置換している）、Ｙ軸をその位置における歯付ベ
ルト１のベルト歯部５の荷重分担（Ｋｇｆ）としてい
る。図１１（ｃ），（ｄ）は実験結果であり、Ｘ軸を回
転時間（秒）、Ｙ軸を歯荷重（Ｋｇｆ）としている。図
中Ｔｅは有効張力であり、この有効張力を０，３２，６
４，８５Ｋｇｆとなる条件にて解析及び実験を行った。
なお荷重分担及び歯荷重の符号については、歯付プーリ
２の駆動方向を正とし、駆動歯付プーリ２（図１１
（ａ），（ｃ））ではほぼ正の値、一方従動歯付プーリ
３（図１１（ｂ），（ｄ））ではほぼ負の値となってい
る。A graph comparing the analysis results according to the present invention with the experimental results is shown in FIG. 11 (a),
8B is an analysis result, where the X axis is the position of the belt tooth portion 5 as shown in FIG. 8C (FIG. 11 which is the driven side).
In (b), A to D at the start and end of meshing are A'to
D ′), and the Y axis is the load sharing (Kgf) of the belt tooth portion 5 of the toothed belt 1 at that position. 11 (c) and 11 (d) show experimental results, where the X axis is the rotation time (seconds) and the Y axis is the tooth load (Kgf). In the figure, Te is the effective tension, and this effective tension is 0, 32, 6
The analysis and the experiment were performed under the condition of 4,85 Kgf.
Regarding the sign of the load sharing and the tooth load, the driving direction of the toothed pulley 2 is positive, and the driving toothed pulley 2 (see FIG. 11).
(A), (c)) has a substantially positive value, while the driven toothed pulley 3 (FIGS. 11 (b), (d)) has a substantially negative value.
【００６７】これらのグラフから、本発明に係る荷重分
担予測方法による結果と実験結果とは略一致しているこ
とが判る。よって、本発明に係る荷重分担予測方法が信
頼でき、実用可能であることが明らかとなった。From these graphs, it can be seen that the results of the load sharing prediction method according to the present invention and the experimental results are substantially the same. Therefore, it has been clarified that the load sharing prediction method according to the present invention is reliable and practical.
【００６８】[0068]
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
るので、以下に記載されるような効果を奏する。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.
【００６９】伝動解析モデル作成において、張力を受け
持つ部材として節点を有する複数のトラス要素を心体の
中央部に設け、歯付ベルトが柔軟に屈曲できるものとす
る。即ち、曲げ剛性を持たないが、節点を有する複数の
トラス要素を中央部に配置し、該トラス要素の上下に配
置された曲げ剛性を有する２次元平面要素とによって心
体をモデル化し、夫々に対応した材料条件を設定するこ
とによって、外力に対する心体の挙動を適切に表現でき
る。In creating the transmission analysis model, a plurality of truss elements having nodes as a member that bears tension is provided in the central portion of the core body so that the toothed belt can be flexibly bent. That is, a plurality of truss elements, which have no bending rigidity but have nodes, are arranged in the central part, and the core body is modeled by two-dimensional plane elements having bending rigidity arranged above and below the truss elements, and By setting the corresponding material conditions, the behavior of the core body with respect to external force can be appropriately expressed.
【００７０】また、上記のように伝動解析モデル作成に
おいて伝動ベルトの心体中央部に複数のトラス要素を配
置し、その伝動解析モデルについて有限要素法解析を実
行して伝動ベルトの長手方向に複数設けられた分割部に
おけるトラス要素の応力を出力し、隣接する分割部にお
けるトラス要素の応力差を算出し、更にその応力差から
隣接する分割部における心体張力の差を算出し、その複
数の心体張力の差から分割部で区分された区間にかかる
荷重分担特性を予測することによって、従来技術のよう
な歯部反力、摩擦力等の複数の出力データを取り扱う必
要がなくなって作業量の軽減及び作業時間の短縮が可能
となり、伝動ベルトの長手方向に沿って任意の複数区間
に分割された区間毎に、従来技術に比べて容易に荷重分
担特性を予測することができる。Further, as described above, a plurality of truss elements are arranged in the center of the transmission belt in the core of the transmission analysis model, and a finite element method analysis is performed on the transmission analysis model to make a plurality of elements in the longitudinal direction of the transmission belt. The stress of the truss element in the provided divisions is output, the stress difference between the truss elements in the adjacent divisions is calculated, and the difference in the core tension in the adjacent divisions is calculated from the stress difference. By predicting the load-sharing characteristic applied to the section divided by the division section from the difference in core tension, it is not necessary to handle multiple output data such as tooth reaction force and friction force as in the conventional technology, and the work load And the work time can be shortened, and the load sharing characteristic can be easily predicted for each section divided into arbitrary sections along the longitudinal direction of the transmission belt as compared with the prior art. Door can be.
【００７１】また、伝動ベルトの長手方向における分割
部を任意に設けることによって、歯付ベルト等の長手方
向の断面形状が規則的に変化するため荷重分担が箇所に
よって大きく異なるベルトにおいても、荷重分担特性を
良好に予測することができる。Further, by arbitrarily providing the dividing portion in the longitudinal direction of the transmission belt, the sectional shape in the longitudinal direction of the toothed belt or the like is regularly changed, so that the load sharing is large even in a belt in which the load sharing is largely different from place to place. The characteristics can be predicted well.
【００７２】また、歯付ベルトを用いた伝動解析モデル
について、歯付ベルトの心体に配置されたトラス要素の
分割部を各歯部中心又は各歯底部中心とすることで、歯
底部毎又は歯部毎の荷重分担を容易に求めることができ
る。Further, regarding the transmission analysis model using the toothed belt, the divided portion of the truss element arranged in the core of the toothed belt is set to the center of each tooth portion or the center of each tooth bottom portion, so that each tooth root portion or The load sharing for each tooth can be easily obtained.
【００７３】また、静止状態の伝動解析モデルについて
有限要素法解析を実行すると、その静止状態にある伝動
解析モデルについて、分割部で分割された区間における
荷重分担特性のデータを、比較的短時間で容易に求める
ことが可能である。When the finite element method analysis is executed for the transmission analysis model in the stationary state, the data of the load sharing characteristics in the sections divided by the dividing section is transmitted in a relatively short time for the transmission analysis model in the stationary state. It can be easily obtained.
【００７４】また、伝動ベルトの長手方向の断面形状が
規則的に変化する場合、即ち伝動ベルトとプーリとの接
触状態が断面形状の違いによって経時的に変化する場
合、静止状態から分割された一区間分回転した状態に至
るまでに複数回、各分割部におけるトラス要素の応力を
出力することで、所望区間にかかる荷重分担特性の連続
的なデータを得ることができる。When the cross-sectional shape of the transmission belt in the longitudinal direction changes regularly, that is, when the contact state between the transmission belt and the pulley changes with time due to the difference in cross-sectional shape, the one of the stationary state is divided. By outputting the stress of the truss element in each of the divided portions a plurality of times until the state of being rotated by the section is obtained, continuous data of the load sharing characteristic applied to the desired section can be obtained.
【００７５】また、伝動解析モデルが定常状態に至った
時点、即ち心体張力の差のばらつきが前回出力したデー
タと比較して５％以内となった時点でデータを取ると、
伝動ベルトの回転初期の定常状態に至っていない時点で
のデータよりも、より精度のよい、信頼性のあるものと
なる。Further, when the data is taken at the time when the transmission analysis model reaches a steady state, that is, when the variation in the difference in the heart body tension is within 5% of the previously output data,
It is more accurate and more reliable than the data obtained when the steady state of the initial rotation of the power transmission belt is not reached.
【００７６】また、データの信頼性が確保された定常状
態に至った状態から、更に伝動ベルトを回転させて分割
された一区間分回転した状態に至るまでに複数回、各分
割部におけるトラス要素の応力を出力することで、長手
方向の断面形状が規則的に変化する伝動ベルトについて
所望区間にかかる荷重分担特性の連続的且つ精度のよい
データを得ることができる。Further, the truss element in each of the divided parts is repeated a plurality of times from the steady state in which the reliability of the data is ensured to the state in which the transmission belt is further rotated and the divided one section is rotated. By outputting the stress of 1, it is possible to obtain continuous and accurate data of the load sharing characteristic applied to a desired section of the transmission belt whose cross-sectional shape in the longitudinal direction changes regularly.
【００７７】更に、回転させる過程において解析データ
をとる場合、微小な回転角毎に解析データを出力するこ
とで、より細かなデータを得ることができる。Further, when the analysis data is obtained in the process of rotating, by outputting the analysis data for each minute rotation angle, finer data can be obtained.
【図１】本実施形態に係る有限要素法解析を用いた伝動
ベルトの荷重分担予測方法の手順を示すフローチャート
である。FIG. 1 is a flowchart showing a procedure of a load sharing prediction method for a transmission belt using a finite element method analysis according to the present embodiment.
【図２】本実施形態に係る有限要素法解析を用いた伝動
ベルトの荷重分担予測装置の構成を示すブロック図であ
る。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a load sharing prediction device for a transmission belt using a finite element method analysis according to the present embodiment.
【図３】本実施形態に係る歯付ベルトと歯付プーリとの
伝動機構を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a transmission mechanism of a toothed belt and a toothed pulley according to the present embodiment.
【図４】本実施形態に係る歯付ベルトの断面略図であ
る。FIG. 4 is a schematic sectional view of the toothed belt according to the present embodiment.
【図５】本実施形態に係る歯付ベルトの解析モデルを示
す略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an analytical model of the toothed belt according to the present embodiment.
【図６】本実施形態に係る歯付ベルトと歯付プーリとの
伝動解析モデルを示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a transmission analysis model of a toothed belt and a toothed pulley according to the present embodiment.
【図７】本実施形態に係る歯付ベルトの分割部を示す概
略図である。FIG. 7 is a schematic view showing a divided portion of the toothed belt according to the present embodiment.
【図８】本実施形態に係る歯付ベルトの荷重分担を示す
グラフである。（ａ）は静止状態にある伝動解析モデル
についての解析結果であり、（ｂ）は伝動解析モデルを
定常状態に至るまで移行させ、更に一歯分回転させる過
程において細かなステップで解析を実行して得られた結
果であり、（ｃ）は（ａ），（ｂ）のグラフにおけるＸ
軸のベルト歯部の位置を説明する概略図である。FIG. 8 is a graph showing load sharing of the toothed belt according to the present embodiment. (A) shows the analysis result of the transmission analysis model in a stationary state, and (b) shows that the transmission analysis model is moved to a steady state and further the analysis is executed in fine steps in the process of rotating one tooth. (C) is the result obtained by
It is a schematic diagram explaining the position of the belt tooth portion of the shaft.
【図９】本実施例に係る実験に用いた荷重分担測定用プ
ーリの断面略図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a load sharing measurement pulley used in an experiment according to the present embodiment.
【図１０】本実施例に係る実験に用いた実験装置の概略
図である。FIG. 10 is a schematic diagram of an experimental apparatus used for an experiment according to this example.
【図１１】有限要素法解析に基づくデータと実験結果の
データを比較したグラフである。FIG. 11 is a graph comparing the data based on the finite element method analysis with the data of the experimental results.
１ 歯付ベルト １’ 歯付ベルトの解析モデル ２ 駆動歯付プーリ ３ 従動歯付プーリ ４ プーリ歯部 ４ａ スリット ４ｂ 空間 ５ ベルト歯部 ６ ベルト歯底部 ７ 心体 ７’ 心体の２次元平面要素 ７ａ トラス要素 ７ｂ トラス節点 ８ 不織布 ８’ 不織布の２次元平面要素 ９ 内側エラストマー樹脂 ９’ 内側エラストマー樹脂の２次元平面要素 １０ 外側エラストマー樹脂 １０’ 外側エラストマー樹脂の２次元平面要素 １１ 分割部 １２ 実験装置 １３ 駆動モータ １４ 駆動側軸箱 １５ 従動側軸箱 １６ 電気動力計 １７ 動ひずみ計 １８ 記録装置 １９ スリップリング ２０ 荷重負担予測装置 ２１ 伝動解析モデル作成部 ２２ 有限要素法解析実行部 ２３ 心体張力差算出部 ２４ 荷重分担特性出力部 ２５ １軸伝動解析モデル ２６ ゲージ 1 toothed belt 1'A toothed belt analysis model 2 Drive toothed pulley 3 Driven toothed pulley 4 pulley teeth 4a slit 4b space 5 Belt teeth 6 Belt tooth bottom 7 mind and body 7'Two-dimensional planar element of the body 7a truss element 7b Truss node 8 non-woven fabric 8'non-woven two-dimensional plane element 9 Inner elastomer resin Two-dimensional plane element of 9'inner elastomer resin 10 Outer elastomer resin Two-dimensional plane element of 10 'outer elastomer resin 11 divisions 12 Experimental equipment 13 Drive motor 14 Drive side axle box 15 Driven side axle box 16 Electric dynamometer 17 Dynamic strain gauge 18 Recording device 19 slip rings 20 Load bearing prediction device 21 Transmission analysis model creation section 22 Finite element method analysis execution unit 23 Body-body tension difference calculation unit 24 Load sharing characteristic output section 25 1-axis transmission analysis model 26 gauge
Claims (27)
重分担予測方法において、 プーリと、前記プーリに巻き掛けられ、複数のトラス要
素が心体中央部に配置され、外力が付与された前記伝動
ベルトとを含む伝動解析モデルを作成するステップと、 前記伝動解析モデルについて有限要素法解析を実行し、
前記伝動ベルトの長手方向に複数設けられた分割部にお
ける前記トラス要素の応力を出力するステップと、 隣接する前記分割部における前記トラス要素の応力差を
算出し、前記応力差から、隣接する前記分割部における
心体張力の差を算出するステップと、 複数の前記心体張力の差から前記伝動ベルトにかかる荷
重分担特性を出力するステップとを備えることを特徴と
する伝動ベルトの荷重分担予測方法。1. A method for predicting a load sharing of a transmission belt using a finite element method analysis, wherein a pulley and a plurality of truss elements wound around the pulley are arranged in a central portion of a core body, and an external force is applied. Creating a transmission analysis model including a transmission belt, and performing a finite element method analysis on the transmission analysis model,
Outputting the stress of the truss element in a plurality of divided portions provided in the longitudinal direction of the transmission belt, calculating the stress difference between the truss elements in the adjacent divided portions, and calculating the stress difference between the adjacent truss elements from the stress difference And a step of outputting a load sharing characteristic applied to the transmission belt from a plurality of differences in the core tension, and a load sharing prediction method for the transmission belt.
が規則的に変化することを特徴とする請求項１に記載の
伝動ベルトの荷重分担予測方法。2. The load sharing prediction method for a transmission belt according to claim 1, wherein the transmission belt has a regular cross-sectional shape in the longitudinal direction.
ることを特徴とする請求項２に記載の伝動ベルトの荷重
分担予測方法。3. The load sharing prediction method for a transmission belt according to claim 2, wherein the transmission belt is a toothed belt, and the pulley is a toothed pulley that meshes with the toothed belt.
又は各歯底部中心であることを特徴とする請求項３に記
載の伝動ベルトの荷重分担予測方法。4. The load sharing prediction method for a power transmission belt according to claim 3, wherein the division portion of the truss element is the center of each tooth portion or the center of each tooth bottom portion.
に変化がないことを特徴とする請求項１に記載の伝動ベ
ルトの荷重分担予測方法。5. The load sharing prediction method for a transmission belt according to claim 1, wherein the transmission belt has no change in the cross-sectional shape in the longitudinal direction.
伝動解析モデルについて実行されることを特徴とする請
求項１〜５のいずれか一項に記載の伝動ベルトの荷重分
担予測方法。6. The load sharing prediction method for a transmission belt according to claim 1, wherein the finite element method analysis is executed for the transmission analysis model in a stationary state.
が前記プーリに連れ回るという条件の下で、前記伝動解
析モデルが静止状態から分割された一区間分回転した状
態に至るまでの過程において、前記伝動解析モデルにつ
いて実行されることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
か一項に記載の伝動ベルトの荷重分担予測方法。7. The finite element method analysis is a process in which the transmission analysis model is rotated from a stationary state to a state in which it is rotated by one divided section under the condition that the transmission belt is rotated around the pulley. The load sharing prediction method for a transmission belt according to any one of claims 1 to 4, wherein the transmission analysis model is executed.
が前記プーリに連れ回るという条件の下で、前記伝動解
析モデルを静止状態から前記心体張力の差のばらつきが
５％以内となる定常状態に至るまで移行させ、前記定常
状態の前記伝動解析モデルについて実行されることを特
徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の伝動ベル
トの荷重分担予測方法。8. The finite element method analysis is a steady state in which the variation of the difference in the core tension from the stationary state of the transmission analysis model is within 5% under the condition that the transmission belt rotates with the pulley. The load sharing prediction method for a transmission belt according to any one of claims 1 to 5, wherein the method is performed until the state is reached, and is executed for the transmission analysis model in the steady state.
が前記プーリに連れ回るという条件の下で、前記伝動解
析モデルが前記心体張力の差のばらつきが５％以内とな
る定常状態に至ってから、分割された一区間分回転した
状態に至るまでの過程において、前記伝動解析モデルに
ついて実行されることを特徴とする請求項１〜４のいず
れか一項に記載の伝動ベルトの荷重分担予測方法。9. In the finite element method analysis, under the condition that the transmission belt is rotated around the pulley, the transmission analysis model reaches a steady state in which the variation in the difference in the core tension is within 5%. The load sharing prediction of the transmission belt according to any one of claims 1 to 4, wherein the transmission analysis model is executed in a process from a state of rotating to a state of being rotated for one divided section. Method.
荷重分担予測装置において、 プーリと、前記プーリに巻き掛けられ、複数のトラス要
素が心体中央部に配置され、外力が付与された前記伝動
ベルトとを含む伝動解析モデルを作成する手段と、 前記伝動解析モデルについて有限要素法解析を実行し、
前記伝動ベルトの長手方向に複数設けられた分割部にお
ける前記トラス要素の応力を出力する手段と、 隣接する前記分割部における前記トラス要素の応力差を
算出し、前記応力差から、隣接する前記分割部における
心体張力の差を算出する手段と、 複数の前記心体張力の差から前記伝動ベルトにかかる荷
重分担特性を出力する手段とを備えることを特徴とする
伝動ベルトの荷重分担予測装置。10. A load sharing prediction device for a transmission belt using a finite element method analysis, wherein a pulley and a plurality of truss elements wound around the pulley are arranged in a central portion of a core body, and an external force is applied thereto. A means for creating a transmission analysis model including a transmission belt, and performing a finite element method analysis on the transmission analysis model,
A means for outputting the stress of the truss element in a plurality of divided portions provided in the longitudinal direction of the transmission belt; and calculating a stress difference between the truss elements in the adjacent divided portions, and calculating the stress difference between the adjacent truss elements from the stress difference. A load-sharing prediction device for a transmission belt, comprising: a means for calculating a difference in core-body tension in a portion; and a means for outputting a load-sharing characteristic applied to the transmission belt from a plurality of differences in the body-body tension.
状が規則的に変化することを特徴とする請求項１０に記
載の伝動ベルトの荷重分担予測装置。11. The load sharing prediction device for a transmission belt according to claim 10, wherein the transmission belt has a regular cross-sectional shape in the longitudinal direction.
ることを特徴とする請求項１１に記載の伝動ベルトの荷
重分担予測装置。12. The load sharing prediction device for a transmission belt according to claim 11, wherein the transmission belt is a toothed belt, and the pulley is a toothed pulley that meshes with the toothed belt.
心又は各歯底部中心であることを特徴とする請求項１２
に記載の伝動ベルトの荷重分担予測装置。13. The dividing portion of the truss element is the center of each tooth portion or the center of each tooth bottom portion.
The load sharing prediction device for a power transmission belt according to.
状に変化がないことを特徴とする請求項１０に記載の伝
動ベルトの荷重分担予測装置。14. The load sharing prediction device for a transmission belt according to claim 10, wherein the transmission belt has no change in the cross-sectional shape in the longitudinal direction.
記伝動解析モデルについて実行されることを特徴とする
請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の伝動ベルトの
荷重分担予測装置。15. The load sharing prediction device for a transmission belt according to claim 10, wherein the finite element method analysis is executed for the transmission analysis model in a stationary state.
トが前記プーリに連れ回るという条件の下で、前記伝動
解析モデルが静止状態から分割された一区間分回転した
状態に至るまでの過程において、前記伝動解析モデルに
ついて実行されることを特徴とする請求項１０〜１３の
いずれか一項に記載の伝動ベルトの荷重分担予測装置。16. The finite element method analysis is performed in a process from a stationary state to a state in which the transmission analysis model is rotated by one divided section under the condition that the transmission belt is rotated along with the pulley. The load sharing prediction device for a power transmission belt according to any one of claims 10 to 13, wherein the load transmission prediction device is executed for the power transmission analysis model.
トが前記プーリに連れ回るという条件の下で、前記伝動
解析モデルを静止状態から前記心体張力の差のばらつき
が５％以内となる定常状態に至るまで移行させ、前記定
常状態の前記伝動解析モデルについて実行されることを
特徴とする請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の伝
動ベルトの荷重分担予測装置。17. The finite element method analysis is a steady state in which the variation in the difference in the core tension from the stationary state of the transmission analysis model is within 5% under the condition that the transmission belt rotates with the pulley. The load sharing prediction device for a transmission belt according to any one of claims 10 to 14, wherein the transmission belt load transition prediction device is executed until the state is reached, and the transmission analysis model in the steady state is executed.
トが前記プーリに連れ回るという条件の下で、前記伝動
解析モデルが前記心体張力の差のばらつきが５％以内と
なる定常状態に至ってから、分割された一区間分回転し
た状態に至るまでの過程において、前記伝動解析モデル
について実行されることを特徴とする請求項１０〜１３
のいずれか一項に記載の伝動ベルトの荷重分担予測装
置。18. In the finite element method analysis, under the condition that the transmission belt is rotated with the pulley, the transmission analysis model reaches a steady state in which the variation in the difference in the core tension is within 5%. 14. The transmission analysis model is executed in the process from the step to the state in which it is rotated by one divided section.
The load sharing prediction device for a transmission belt according to any one of 1.
荷重分担予測プログラムにおいて、 プーリと、前記プーリに巻き掛けられ、複数のトラス要
素が心体中央部に配置され、外力が付与された前記伝動
ベルトとを含む伝動解析モデルを作成する手段、 前記伝動解析モデルについて有限要素法解析を実行し、
前記伝動ベルトの長手方向に複数設けられた分割部にお
ける前記トラス要素の応力を出力する手段、 隣接する前記分割部における前記トラス要素の応力差を
算出し、前記応力差から、隣接する前記分割部における
心体張力の差を算出する手段、及び、 複数の前記心体張力の差から前記伝動ベルトにかかる荷
重分担特性を出力する手段、としてコンピュータを機能
させる為のプログラム。19. In a load sharing prediction program for a transmission belt using a finite element method analysis, a pulley and a plurality of truss elements wound around the pulley, arranged at the center of the core, and given an external force. A means for creating a transmission analysis model including a transmission belt, executing a finite element method analysis on the transmission analysis model,
Means for outputting the stress of the truss element in a plurality of divided portions provided in the longitudinal direction of the transmission belt, calculating the stress difference between the truss elements in the adjacent divided portions, and calculating the stress difference between the adjacent truss elements from the stress difference A program for causing a computer to function as means for calculating a difference in core-body tension and means for outputting a load sharing characteristic applied to the transmission belt from a plurality of differences in core-body tension.
状が規則的に変化することを特徴とする請求項１９に記
載の伝動ベルトの荷重分担予測プログラム。20. The load sharing prediction program for a transmission belt according to claim 19, wherein a cross-sectional shape of the transmission belt in a longitudinal direction changes regularly.
ることを特徴とする請求項２０に記載の伝動ベルトの荷
重分担予測プログラム。21. The load sharing prediction program for a transmission belt according to claim 20, wherein the transmission belt is a toothed belt, and the pulley is a toothed pulley that meshes with the toothed belt.
心又は各歯底部中心であることを特徴とする請求項２１
に記載の伝動ベルトの荷重分担予測プログラム。22. The dividing portion of the truss element is at the center of each tooth portion or at the center of each tooth bottom portion.
The load sharing prediction program for the power transmission belt described in.
状に変化がないことを特徴とする請求項１９に記載の伝
動ベルトの荷重分担予測方法。23. The load sharing prediction method for a transmission belt according to claim 19, wherein the transmission belt has no change in the cross-sectional shape in the longitudinal direction.
記伝動解析モデルについて実行されることを特徴とする
請求項１９〜２３のいずれか一項に記載の伝動ベルトの
荷重分担予測プログラム。24. The load sharing prediction program for a transmission belt according to claim 19, wherein the finite element method analysis is executed for the transmission analysis model in a stationary state.
トが前記プーリに連れ回るという条件の下で、前記伝動
解析モデルが静止状態から分割された一区間分回転した
状態に至るまでの過程において、前記伝動解析モデルに
ついて実行されることを特徴とする請求項１９〜２２の
いずれか一項に記載の伝動ベルトの荷重分担予測プログ
ラム。25. In the finite element method analysis, in the process from the stationary state to the state in which the transmission analysis model is rotated by one divided section under the condition that the transmission belt is rotated around the pulley. The load sharing prediction program for a power transmission belt according to any one of claims 19 to 22, wherein the program is executed for the power transmission analysis model.
トが前記プーリに連れ回るという条件の下で、前記伝動
解析モデルを静止状態から前記心体張力の差のばらつき
が５％以内となる定常状態に至るまで移行させ、前記定
常状態の前記伝動解析モデルについて実行されることを
特徴とする請求項１９〜２３のいずれか一項に記載の伝
動ベルトの荷重分担予測プログラム。26. In the finite element method analysis, under the condition that the transmission belt is entrained around the pulley, the transmission analysis model is a stationary state in which the variation in the difference in the core tension is within 5% from the stationary state. The load sharing prediction program for a transmission belt according to any one of claims 19 to 23, wherein the transmission belt load transition prediction program is executed for the steady state transmission analysis model.
トが前記プーリに連れ回るという条件の下で、前記伝動
解析モデルが前記心体張力の差のばらつきが５％以内と
なる定常状態に至ってから、分割された一区間分回転し
た状態に至るまでの過程において、前記伝動解析モデル
について実行されることを特徴とする請求項１９〜２２
のいずれか一項に記載の伝動ベルトの荷重分担予測プロ
グラム。27. In the finite element method analysis, under the condition that the transmission belt is rotated around the pulley, the transmission analysis model reaches a steady state in which the variation of the difference in the core tension is within 5%. 23. The transmission analysis model is executed in a process from a state of rotating to a state of rotating for one divided section.
A load sharing prediction program for a power transmission belt according to any one of 1.
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| JP2001238954A JP2003049905A (en) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | Load sharing estimation method for transmission belt using finite element analysis, and its device and program |
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| JP2001238954A JP2003049905A (en) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | Load sharing estimation method for transmission belt using finite element analysis, and its device and program |
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- 2001-08-07 JP JP2001238954A patent/JP2003049905A/en active Pending
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