發(fā)布時(shí)間：2017-05-12 15:23

  本文關(guān)鍵詞：粗糙圓柱表面粘著力學(xué)與微齒輪接觸分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微齒輪是微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)中重要的零部件，其傳動(dòng)性能對(duì)微機(jī)電系統(tǒng)的整體性能有決定性影響。相對(duì)于宏觀齒輪而言，由尺度效應(yīng)引起的表面力將對(duì)微齒輪接觸產(chǎn)生重要的影響，同時(shí)表面效應(yīng)帶來的微齒輪中的摩擦磨損問題顯得十分突出。而目前微齒輪的研究主要集中在制造方面，對(duì)微齒輪的接觸分析研究相對(duì)比較少。由于微齒輪的特殊性，不能直接把分析宏觀齒輪的理論應(yīng)用于微齒輪的研究，所以考慮表面力作用下的微齒輪接觸分析是非常重要的。 將微齒輪輪齒的接觸簡(jiǎn)化為兩個(gè)圓柱體之間的接觸，，考慮到在微觀尺度下表面粗糙度對(duì)粘著力的影響，本文首次建立了粗糙圓柱表面之間的粘著接觸力學(xué)模型，運(yùn)用數(shù)值計(jì)算方法求得表面等效壓力分布；并利用該模型對(duì)微齒輪輪齒之間的接觸進(jìn)行了分析，計(jì)算結(jié)果為微齒輪研究提供了理論依據(jù)。論文的主要研究工作如下： ①分析了JKR和DMT兩種粘著接觸力學(xué)模型在卸載過程中的外載荷、接觸半徑和彈性位移的關(guān)系，同時(shí)分析了粗糙表面的微觀形貌和GW粗糙表面接觸模型。 ②假設(shè)表面微凸體頂點(diǎn)為半徑相同的球形，并且頂點(diǎn)高度服從高斯概率分布，微凸體與平面之間的接觸模型分別采用JKR和DMT粘著接觸模型，同時(shí)考慮了表面之間的整體變形，分別建立了用于軟硬材料的粗糙圓柱表面之間的粘著接觸模型。 ③運(yùn)用修正Newton-Raphson迭代法求解離散化的壓力方程和間隙方程，計(jì)算出了圓柱表面的等效壓力分布和無量綱接觸半寬隨外載荷變化曲線，并求出了接觸分離力，同時(shí)與傳統(tǒng)的接觸模型進(jìn)行了對(duì)比，分析了表面粗糙度、彈性模量和圓柱半徑對(duì)表面粘著力的影響。 ④分析了微齒輪的加工工藝與表面特征，以及微齒輪嚙合過程中的載荷分配問題，利用之前建立的粗糙圓柱表面粘著接觸力學(xué)模型，對(duì)軟硬材料微齒輪之間的粘著接觸問題進(jìn)行了研究，得出了表面力作用下微齒輪輪齒表面的接觸狀況，并提出了判定微齒輪粘著失效與減小輪齒表面粘著力的方法。
【關(guān)鍵詞】：微齒輪 粘著接觸 粗糙表面 JKR和DMT模型 圓柱表面
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH132.41;TH-39
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 本文的研究背景及意義8-9
• 1.2 微齒輪國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.3 粘著接觸力學(xué)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容16-18
• 2 粘著接觸力學(xué)與粗糙表面接觸模型18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 經(jīng)典 Hertz 模型18-19
• 2.2.1 球體 Hertz 接觸模型18-19
• 2.2.2 圓柱 Hertz 接觸模型19
• 2.3 粘著接觸模型19-24
• 2.3.1 JKR 模型19-20
• 2.3.2 DMT 模型20-22
• 2.3.3 M-D 模型22-23
• 2.3.4 二維 JKR 模型23
• 2.3.5 二維 M-D 模型23-24
• 2.4 粗糙接觸理論24-27
• 2.4.1 粗糙表面特征24-25
• 2.4.2 GW 接觸模型25-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 3 軟材料粗糙圓柱表面粘著接觸分析28-48
• 3.1 引言28
• 3.2 模型推導(dǎo)28-31
• 3.3 線彈性變形方程計(jì)算31-33
• 3.4 求解方程33-35
• 3.5 其余接觸模型的無量綱化35-36
• 3.6 結(jié)果與分析36-47
• 3.6.1 表面等效壓力分布36-40
• 3.6.2 表面粗糙度對(duì)粘著的影響40-43
• 3.6.3 表面彈性模量對(duì)粘著的影響43-45
• 3.6.4 圓柱半徑對(duì)粘著的影響45-47
• 3.7 本章小結(jié)47-48
• 4 硬質(zhì)材料粗糙圓柱表面粘著接觸分析48-62
• 4.0 引言48
• 4.1 模型的推導(dǎo)48-50
• 4.2 方程的求解50
• 4.3 結(jié)果與分析50-60
• 4.3.1 表面等效壓力分布50-53
• 4.3.2 表面粗糙度對(duì)粘著的影響分析53-55
• 4.3.3 表面彈性模量對(duì)粘著性能的影響55-58
• 4.3.4 圓柱半徑對(duì)粘著性能的影響58-60
• 4.4 本章小結(jié)60-62
• 5 微齒輪粘著接觸分析62-74
• 5.1 引言62
• 5.2 微齒輪的加工62-63
• 5.3 微齒輪嚙合力分析63-64
• 5.4 微齒輪粘著接觸分析64-73
• 5.4.1 軟材料微齒輪粘著接觸分析66-69
• 5.4.2 硬質(zhì)材料微齒輪粘著接觸分析69-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 6 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 全文總結(jié)74
• 6.2 展望74-76
• 致謝76-78
• 參考文獻(xiàn)78-86
• 附錄86
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄86
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目86

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：粗糙圓柱表面粘著力學(xué)與微齒輪接觸分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：360169