粗糙圓柱表面粘著力學(xué)與微齒輪接觸分析.pdf

1、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(lái)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)

2、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。
　?、诩僭O(shè)表

3、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(wú)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