微齿轮传动啮合接触特性及运动学仿真研究

发布时间：2020-11-02 15:13

　　 微齿轮是微机械中极为重要的传动零件，其应用遍及各个领域。目前人们已经对微齿轮做了大量的研究，但基本上集中于解决微齿轮的制造问题，而对微齿轮的设计基础研究几乎为空白，例如微齿轮传动啮合接触中啮合齿面的摩擦。论文从以下几个方面对微齿轮进行研究。 微齿轮在啮合接触过程中由于传递动力必然发生应力应变。在分析微齿轮应力应变时，由于尺寸效应必须考虑微观力(在此仅考虑范德华力)影响。本文推导了处于二维空间任意位置的渐开线数学模型，在此基础上利用泰勒公式建立渐开线简化数学模型，根据Hamaker假设和Morse势函数，引入分子动力学的截断半径，提出了一种计算微齿轮啮合接触中两啮合齿廓间范德华力的连续介质方法。使用Matlab编写程序分析了一系列微齿轮啮合接触过程中啮合齿廓间的范德华力。结合宏观齿轮理论中的齿根弯曲静强度校核公式引入微观力得到修正公式。运用修正公式和ANSYS对微齿轮系进行弯曲静强度分析，对比理论和数值分析结果接近。 人们对微摩擦已经做了许多研究，但对于微齿轮啮合接触过程中摩擦特性的研究几乎没有。本文利用分子动力学对纳米齿轮啮合接触过程中单齿啮合区域的摩擦特性进行模拟。结果表明：在单齿啮合区域，摩擦力出现了类似于宏观齿轮摩擦的特性，但0摩擦力并不出现在节点处；当增加z方向原子层数时，摩擦力最大值增大，而最小值减小，因而摩擦力曲线变得陡峭；当增加主动轮的角速度w_1时，摩擦力最大值和最小值没有变化，只是摩擦力曲线变得更陡峭；当改变阻力转矩时，摩擦力曲线没有变化。 最后推导了处于二维空间任意位置的齿根过渡曲线数学模型，介绍了行星齿轮系的安装理论和运动学数学模型，绘制了微行星齿轮系运动学程序流程图。基于以上理论采用Java编写了微行星齿轮系的运动学仿真程序。此程序不仅能手动或自动实现微行星齿轮系设计，而且可根据需要扩展。
【学位单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2006
【中图分类】：TH132.41
【部分图文】：

一美国R}t6effordAppleton实脸室刹造出直径为700毫未的徽齿轮

整的建模过程。对于其中的一些具体定义操作，ANSYS还提供了直接定义，拉伸、扫描、旋转、复制等操作特征以供使用。图2一5微齿轮的二维模型和三维模型““’一’备炸““图2一6微齿轮的网格划分在ANSYS环境下，圆柱齿轮实体建模可用以下三种方法实现:(l)在工作坐标系内，根据齿轮的已知参数生成齿坯，以齿坯端面及其中心为基准定义新的坐标系，在新坐标系内生成齿槽轮廓切割实体，再根据齿槽的圆周阵列旋转阵列齿槽轮廓切割实体，然后运用布尔减法操作生成所有的齿槽。(2)根据已知参数生成一个完整的齿轮端面(平面)实体和轮毅实体，再拉伸生成一

(3)根据己知参数生成包含一个完整的轮齿和轮毅的扇形实体，再经过旋转复制、实体融合等操作完成。图2一7微齿轮边界条件和初始条件的施加图2一8微齿轮变形图不管采用上面那一种方法对齿轮进行建模，都要用到齿轮的齿廓渐开线方程和齿廓齿根过渡曲线方程，它们分别见本章2.1.1、第四章4.1.1和4.1.2。采用方法(2)对zl一18，m一 1xlo一5的微齿轮进行建模，如图2一5。采用的单元类型为MESH20O和SOLID45，弹性模量 E=1.134MPa，泊松t匕u=0.32。首先采用MESH200对图2一5中平面模型进行网格划分(见图2一6)，然后利用SOLID45单元采用延伸的方法对图2一5中三维模型进行网格划分(见图2一6)。微齿轮的边界条件如图2一7所示
【参考文献】

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本文编号：2867207