粗糙圓柱表面粘著力學與微齒輪接觸分析.pdf

1、微齒輪是微機電系統(tǒng)(MEMS)中重要的零部件,其傳動性能對微機電系統(tǒng)的整體性能有決定性影響。相對于宏觀齒輪而言,由尺度效應引起的表面力將對微齒輪接觸產(chǎn)生重要的影響,同時表面效應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,對微齒輪的接觸分析研究相對比較少。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

2、化為兩個圓柱體之間的接觸,考慮到在微觀尺度下表面粗糙度對粘著力的影響,本文首次建立了粗糙圓柱表面之間的粘著接觸力學模型,運用數(shù)值計算方法求得表面等效壓力分布;并利用該模型對微齒輪輪齒之間的接觸進行了分析,計算結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:
　?、俜治隽薐KR和DMT兩種粘著接觸力學模型在卸載過程中的外載荷、接觸半徑和彈性位移的關系,同時分析了粗糙表面的微觀形貌和 GW粗糙表面接觸模型。
　?、诩僭O表

3、面微凸體頂點為半徑相同的球形,并且頂點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。
　?、圻\用修正 Newton-Raphson迭代法求解離散化的壓力方程和間隙方程,計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,同時與傳統(tǒng)的接觸模型進行了對比,分析了表面粗糙度、彈性