JAXA Repository / AIREX 未来へ続く、宙(そら)への英知
63324000.pdf39.78 MB
Other TitleStudy on lubrication mechanisms of strain wave gearing
Ph.D. Thesis
Author(jpn)間庭 和聡; 小原 新吾
Author(eng)Maniwa, Kazuaki; Obara, Shingo
Author Affiliation(jpn)東京都立科学技術大学 大学院; 宇宙航空研究開発機構 総合技術研究本部
Author Affiliation(eng)Tokyo Metropolitan Institute of Technology Graduate School; Japan Aerospace Exploration Agency Institute of Aerospace Technology
Issue Date2007-03-30
PublisherJapan Aerospace Exploration Agency (JAXA)
Publication date2007-03-30
AbstractStrain Wave Gearing (SWG) is a precise gearing mechanism composed of three mechanical elements; the Wave Generator (WG), the Flexspline (FS) and the Circular Spline (CS). The SWG is widely used for the space applications because of its suitable features, such as lightweight and high precision. In this study, the lubrication mechanisms of SWG lubricated with MAC (Multiply-Alkylated Cyclopentane) or MAC based grease were investigated in vacuum and in air. To examine the lubricating conditions of SWG, the contact electric resistances between the mechanical elements were measured in different environments. The experimental results showed that in all the contacting interfaces the contact electric resistance measured in vacuum was lower than that measured in air, which means that metal-to-metal contact occurred more easily in vacuum operation. A mixed lubrication analysis at the WG/FS interface, where the lubricating condition changed most drastically depending on the environment, was conducted. The calculation results revealed that for in-air operation the oil amount inside the WG/FS clearance is preserved by flowing-in by the ambient pressure and flowing-out by the squeeze motion between WG and FS, whereas for in-vacuum operation the lubricant flows out only, leading to lubricant starvation. The drastic change of the lubrication conditions in air and in vacuum is probably caused by this mechanism.
波動歯車装置は3つの主要な機械要素、ウエーブジェネレータ(WG: Wave Generator)、フレクスプライン(FS: FlexSpline)およびサーキュラースプライン(CS: Circular Spline)からなる精密歯車装置である。同装置は、軽量かつ高精度などの特長により宇宙用途としても広く使用されてきている。本報では、シクロペンタン油または同油を基油とするグリースで潤滑された波動歯車装置の真空中および大気中での潤滑メカニズムの研究成果を報告する。波動歯車装置の潤滑状態を明らかにするため、構成要素間の接触電気抵抗を測定した。その結果、全てのしゅう動部において、真空中の接触電気抵抗が大気中よりも低くなり、真空中では容易に金属接触が起こりやすい潤滑状態になることが明らかとなった。続いて、最も雰囲気依存性が著しいWG/FS間について、混合潤滑解析を行った。その結果、大気中では、大気圧による流入とWG/FS間のスクイーズ運動による流出により油の量が保存されるのに対し、真空中では流出のみで潤滑剤不足になることが明らかとなった。大気と真空に依存した潤滑状態の著しい変化は、このメカニズムによりもたらされる可能性が高い。
DescriptionJAXA Research and Development Report
Keywordsstrain wave gearing; lubrication; lubricating oil; contact resistance; thermal vacuum test; wear test; multiply alkylated cyclopentane; 波動歯車装置; 潤滑; 潤滑油; 接触抵抗; 熱真空試験; 磨耗試験; 多重アルキルシクロペンタン
Document TypeTechnical Report
JAXA Category研究開発報告
Report NoJAXA-RR-06-017

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