微齒輪傳動嚙合接觸特性及運(yùn)動學(xué)仿真研究.pdf

1、微齒輪是微機(jī)械中極為重要的傳動零件，其應(yīng)用遍及各個領(lǐng)域。目前人們已經(jīng)對微齒輪做了大量的研究，但基本上集中于解決微齒輪的制造問題，而對微齒輪的設(shè)計基礎(chǔ)研究幾乎為空白，例如微齒輪傳動嚙合接觸中嚙合齒面的摩擦。論文從以下幾個方面對微齒輪進(jìn)行研究。 微齒輪在嚙合接觸過程中由于傳遞動力必然發(fā)生應(yīng)力應(yīng)變。在分析微齒輪應(yīng)力應(yīng)變時，由于尺寸效應(yīng)必須考慮微觀力(在此僅考慮范德華力)影響。本文推導(dǎo)了處于二維空間任意位置的漸開線數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上利

2、用泰勒公式建立漸開線簡化數(shù)學(xué)模型，根據(jù)Hamaker假設(shè)和Morse勢函數(shù)，引入分子動力學(xué)的截斷半徑，提出了一種計算微齒輪嚙合接觸中兩嚙合齒廓間范德華力的連續(xù)介質(zhì)方法。使用Matlab編寫程序分析了一系列微齒輪嚙合接觸過程中嚙合齒廓間的范德華力。結(jié)合宏觀齒輪理論中的齒根彎曲靜強(qiáng)度校核公式引入微觀力得到修正公式。運(yùn)用修正公式和ANSYS對微齒輪系進(jìn)行彎曲靜強(qiáng)度分析，對比理論和數(shù)值分析結(jié)果接近。 人們對微摩擦已經(jīng)做了許多研究，但對于

3、微齒輪嚙合接觸過程中摩擦特性的研究幾乎沒有。本文利用分子動力學(xué)對納米齒輪嚙合接觸過程中單齒嚙合區(qū)域的摩擦特性進(jìn)行模擬。結(jié)果表明：在單齒嚙合區(qū)域，摩擦力出現(xiàn)了類似于宏觀齒輪摩擦的特性，但O摩擦力并不出現(xiàn)在節(jié)點處；當(dāng)增加z方向原子層數(shù)時，摩擦力最大值增大，而最小值減小，因而摩擦力曲線變得陡峭；當(dāng)增加主動輪的角速度w<,1>時，摩擦力最大值和最小值沒有變化，只是摩擦力曲線變得更陡峭；當(dāng)改變阻力轉(zhuǎn)矩時，摩擦力曲線沒有變化。 最后推導(dǎo)了處