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微齿轮注射成型数值模拟及正交优化

工程塑料应用 2011年第2期39卷 43-46页

作者：巫少龙楼白杨衢州职业技术学院衢州324000 浙江工业大学杭州310000

基于CAE软件采用正交试验设计方案对微注射成型工艺参数如模具温度、熔体温度、注射速率、保压压力、保压时间及冷却时间等与微齿轮制件质量的关系进行了数值模拟,并利用直观分析法和方差分析法对模拟结果进行了分析。结果表明,当模具... 详细信息

基于CAE软件采用正交试验设计方案对微注射成型工艺参数如模具温度、熔体温度、注射速率、保压压力、保压时间及冷却时间等与微齿轮制件质量的关系进行了数值模拟,并利用直观分析法和方差分析法对模拟结果进行了分析。结果表明,当模具温度为40℃、熔体温度为225℃、注射速率为10 cm3/s、保压压力为100 MPa、保压时间为1 s、冷却时间为20 s时,制件的质量最优,其翘曲量为0.0118 mm,收缩率为0.2897%。

关键词：微注塑微齿轮正交优化数值模拟

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微齿轮超声复合电解加工工艺设计与试验

扬州大学学报（自然科学版） 2011年第3期14卷 48-52页

作者：贾连杰刁国虎马建新朱永伟扬州大学机械工程学院江苏扬州225127

用微细电火花线切割方法制作加工微齿轮的工具电极;完善超声复合电解加工试验系统,选取硬质合金进行微齿轮超声加工、超声复合电解加工和超声复合同步脉冲电解加工试验.结果表明:超声复合电解加工具有加工精度高、加工效率高的特点,超... 详细信息

用微细电火花线切割方法制作加工微齿轮的工具电极;完善超声复合电解加工试验系统,选取硬质合金进行微齿轮超声加工、超声复合电解加工和超声复合同步脉冲电解加工试验.结果表明:超声复合电解加工具有加工精度高、加工效率高的特点,超声复合同步脉冲电解加工具有更好的加工精度和表面质量.

关键词：微齿轮超声复合电解加工微精加工

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微齿轮注塑成型工艺模拟分析

机械设计与制造 2013年第8期 237-239,242页

作者：康红梅肖陶康王玉丹中国地质大学(武汉)机电学院湖北武汉430074

针对塑料微齿轮注射成型工艺,选用POM和ABS两种塑料,对影响熔体充填率的主要工艺参数:熔体温度、模具温度、注射速率和注射压力进行了数值模拟分析。利用单因素试验法进行了仿真,初步得到了两种塑料成型时的充填率都随着各个工艺参数的... 详细信息

针对塑料微齿轮注射成型工艺,选用POM和ABS两种塑料,对影响熔体充填率的主要工艺参数:熔体温度、模具温度、注射速率和注射压力进行了数值模拟分析。利用单因素试验法进行了仿真,初步得到了两种塑料成型时的充填率都随着各个工艺参数的增加而提高;POM能得到较好的充填率,但ABS几乎都没有填充到型腔,不适合注射微齿轮。利用正交试验法对POM塑料齿轮的成型工艺参数进行了仿真,通过极差分析和方差分析,得到了各个工艺参数对充填率的影响程度,获得了微齿轮注射成型的最佳工艺参数组合。

关键词：微注塑微齿轮工艺参数充填率正交优化

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微齿轮传动啮合接触特性及运动学仿真研究

微齿轮传动啮合接触特性及运动学仿真研究

作者：张华中江苏大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：微齿轮微观力微摩擦势函数 Hamaker假设范德华力

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微齿轮真空铸型的数值模拟与实验研究

微齿轮真空铸型的数值模拟与实验研究

作者：朱均华江苏大学

学位级别：硕士

随着微纳米技术的快速发展,微型件在航空航天、MEMS、精密仪器、生物医学、信息技术等领域得到了广泛的应用。但现有的微成形技术在微型件的产品开发过程中成本高、周期长,不能适应市场对新产品开发周期越来越短的要求。真空铸型技术是... 详细信息

随着微纳米技术的快速发展,微型件在航空航天、MEMS、精密仪器、生物医学、信息技术等领域得到了广泛的应用。但现有的微成形技术在微型件的产品开发过程中成本高、周期长,不能适应市场对新产品开发周期越来越短的要求。真空铸型技术是基于快速成型和快速模具的基础上发展起来的一种新型快速制造技术,尤其适用于产品开发阶段。本文详细分析了真空铸型微型件过程中影响微观熔体填充的因素,并选取微齿轮为研究对象进行微齿轮真空铸型的数值模拟和实验研究,主要工作有以下几点: (1)基于传统注塑成型中熔体充模过程的数学模型,构建了微尺度下熔体填充过程的基本方程。着重分析了高聚物熔体温度、表面张力、模具型腔表面粗糙度、微观粘度、惯性力及重力对熔体在微尺度下流动充填的影响,讨论了微尺度下熔体与微通道壁面间的热力学边界条件。 (2)以MOLDFLOW软件为平台,分析了微齿轮模具型腔的最佳浇口位置,为后续的模具设计制作提供参考依据。在UG中建立了微齿轮模具的三维数字模型,利用PROCAST软件模拟高聚物熔体在微齿轮型腔中的填充过程,分析了各工艺参数对微齿轮真空铸型的影响,为微齿轮真空铸型实验的工艺参数选择提供一定参考依据。 (3)在有限元模拟的基础上设计制作了微齿轮硅橡胶模具,确定了影响微齿轮真空铸型的工艺参数。使用正交试验的方法,研究微齿轮真空铸型过程中各工艺参数对微齿轮成形件关键尺寸的影响作用。利用MINITAB软件对微齿轮关键尺寸测量结果进行方差分析,确定了各工艺参数对微齿轮成形件关键尺寸影响的显著性程度,从中筛选出较优的工艺参数水平组合。对获得的工艺参数水平进行实验验证,结果表明,所获得的优化工艺参数条件能够提高微齿轮真空铸型件的尺寸精度。

关键词：微成形快速模具真空铸型微齿轮数值模拟

表面张力作用下抗粘附的微齿轮结构设计原理研究

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工程设计学报 2009年第2期16卷 112-116页

作者：章婷刘世豪单以才胡中华南京工程学院材料工程学院江苏南京211167 南京航空航天大学机电学院江苏南京210016 南京信息职业技术学院机电工程系江苏南京210046 南京航空航天大学自动化学院江苏南京210016

粘附是微机械中最常见的一种失效现象,一般的微机械结构都极力避免粘附的出现.表面张力是引起微结构粘附的最主要原因.深入研究了表面张力作用下使构件产生粘附的物理机理.以多晶硅微齿轮为例,考虑其在表面张力作用下发生的粘附现象,推... 详细信息

粘附是微机械中最常见的一种失效现象,一般的微机械结构都极力避免粘附的出现.表面张力是引起微结构粘附的最主要原因.深入研究了表面张力作用下使构件产生粘附的物理机理.以多晶硅微齿轮为例,考虑其在表面张力作用下发生的粘附现象,推导出表面张力作用下抗粘附多晶硅微齿轮结构参数设计公式.结果表明,微齿轮产生粘附与材料特性(弹性特性、表面特性)、微齿轮结构参数(半径、齿宽)、微齿轮与基体之间的间隙有关.

关键词：表面张力粘附微齿轮

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微齿轮粗糙齿面磨损分析及齿廓优化设计

微齿轮粗糙齿面磨损分析及齿廓优化设计

作者：王旭重庆大学

学位级别：硕士

微型行星齿轮系统作为构成微机电系统(MEMS)必不可少的传动部件,其微齿轮的轮齿性能好坏直接影响整个MEMS系统的可靠性和稳定性。目前,针对考虑表面吸引力作用的微齿轮齿面磨损的研究相对比较少,而经过大量实例分析,人们发现微齿轮副的... 详细信息

微型行星齿轮系统作为构成微机电系统(MEMS)必不可少的传动部件,其微齿轮的轮齿性能好坏直接影响整个MEMS系统的可靠性和稳定性。目前,针对考虑表面吸引力作用的微齿轮齿面磨损的研究相对比较少,而经过大量实例分析,人们发现微齿轮副的失效通常是由接触齿面间的粘着磨损引起的。粗糙齿面的微凸体对微齿轮副的粘着磨损具有较大影响,而有何种影响及影响程度如何目前还没有一个定性的结论,可见分析考虑表面吸引力作用的微齿轮粗糙齿面的磨损,并提出相应减轻微齿轮齿面磨损的措施具有重要意义。粗糙齿面间的接触与两个齿面光滑的轮齿间的接触有很大不同,粗糙齿面上的微凸体在齿面接触时会形成部分局部接触,从而在齿面产生较大的接触应力,进一步会使齿面的磨损更严重。本文把微齿轮粗糙齿面间的粘着磨损分为两个阶段分别进行分析,针对性的提出减少齿面磨损的方法和措施,同时从改善齿形方面入手提出了一种基于偏差函数法对渐开线齿廓进行优化设计的新方法。主要研究工作如下:(1)根据经典Archard磨损计算公式,结合JKR接触力学理论与GW表面微凸体的数学统计模型,提出了考虑接触齿面间表面吸引力的粗糙齿面磨损数值计算模型。(2)在建立的粗糙齿面磨损数值计算模型的基础上,针对微齿轮齿面磨损的第一阶段,即齿面微凸体间的接触和磨损,对不同粗糙齿面参数影响下的齿面磨损进行了仿真分析,并定性的得出了不同齿面参数对微齿轮粗糙齿面磨损的影响,同时提出了相应改善齿面磨损的措施和方法。(3)针对微齿轮齿面磨损的第二阶段,即光滑齿面间的接触与磨损,从齿形设计方面入手,根据偏差函数法的原理提出了基于偏差函数对渐开线齿廓进行优化设计的新方法。通过微齿轮副轮齿的齿面接触应力、齿面滑动系数、齿面磨损深度和齿根弯曲应力等轮齿性能参数的限制条件求得最优偏距值。(4)在已确定最优偏距值的基础上,求出了优化后微齿轮副的齿廓并与对应渐开线齿廓进行了比较,同时采用考虑表面吸引力作用的二维JKR圆柱粘着接触力学理论对优化后微齿轮副与对应渐开线微齿轮副的轮齿性能进行了对比分析,结果表明优化后微齿轮副轮齿的整体性能有较大提高而且性能分配方面更加合理。

关键词：表面吸引力磨损粗糙齿面齿廓优化微齿轮

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透析液输送泵用聚合物微齿轮模具设计

中国塑料 2007年第10期21卷 80-84页

作者：申瑞霞蒋炳炎沈龙江中南大学机电工程学院湖南长沙410083

齿顶圆直径为φ96μm的聚合物微齿轮是血液透析回路中透析液输送泵的一个主要传动零件,从微注射成型模具设计特点出发,重点设计了脱模机构和抽真空排气系统,完成了微齿轮注射成型模具的设计,可为同类产品的模具结构设计提供参考。

关键词：透析液输送泵微齿轮模具设计

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塑料微齿轮微流道注塑模充填研究

工程塑料应用 2011年第4期39卷 38-41页

作者：林权陈冲武夷学院武夷山354300 福建技师学院福州350101

使用圆形微流道进行塑料微齿轮注射成型充填研究,利用模流分析软件Moldflow进行数值模拟试验,通过改变注射速度参数(微流道深度尺寸和进口注塑压力),探讨熔融塑料在微流道内的充填状况,并结合实际注射成型实验,了解工艺参数改变对微齿... 详细信息

使用圆形微流道进行塑料微齿轮注射成型充填研究,利用模流分析软件Moldflow进行数值模拟试验,通过改变注射速度参数(微流道深度尺寸和进口注塑压力),探讨熔融塑料在微流道内的充填状况,并结合实际注射成型实验,了解工艺参数改变对微齿轮充填的影响。为避免塑料在微结构件内产生充填不良等问题,提高成型质量,降低生产成本提供了理论参考。

关键词：微齿轮微流道微注射 Moldflow 充填