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微小機(jī)械按其尺寸可以分為三類(lèi)，即10-3m-10為微小型機(jī)械，10-6m-10-3m為微型機(jī)械，10-9m-10-6m為納米機(jī)械。微型機(jī)械一般是指具有體積小、性能穩(wěn)定、能耗低和智能化的特點(diǎn)，將廣泛應(yīng)用于微型機(jī)器人、航空航天、生物醫(yī)療科學(xué)和軍事科技等領(lǐng)域。它的研究在國(guó)內(nèi)外受到高度重視，許多國(guó)家投入了大量經(jīng)費(fèi)資助微型機(jī)械的開(kāi)發(fā)，使其得到迅速地得到了發(fā)展。微型機(jī)械及其系統(tǒng)強(qiáng)度分析方面的研究，并不是傳統(tǒng)機(jī)械進(jìn)行直接微型化，而是基于廣泛的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，并作為整個(gè)微米/納米科學(xué)技術(shù)的重要組成部分的一個(gè)嶄新研究課題。
在研究的微型機(jī)械系統(tǒng)中，齒輪傳動(dòng)是用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，是微型機(jī)械不可缺少的組成部分�，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)已研制出厚度B-301m，分度圓直徑d-3501m，車(chē)由孔陡直度大于80°的微型漸開(kāi)線齒輪。但所制造出來(lái)的微型齒輪存在著高寬比(指Bld)不足和強(qiáng)度不夠的問(wèn)題，處于“能看不能動(dòng)，能動(dòng)不能用”的狀況。本研究所研制的微型齒輪，要求厚度B-3X10-4m-SX 10m，使其能真正地投入實(shí)際應(yīng)用中，能夠傳遞一定的力或力矩。理論分析的目的是，探討在一定齒輪參數(shù)和載荷情況下，微型齒輪需要多大的厚度，才能正常工作。鑒于目前還未曾見(jiàn)到涉及微型齒輪強(qiáng)度的設(shè)計(jì)理論和方法，我們從微型齒輪在微型機(jī)械中的實(shí)際應(yīng)用狀況出發(fā)，在彈塑理論的基礎(chǔ)上，運(yùn)用有限元分析方法，對(duì)微型齒輪進(jìn)行建模、網(wǎng)格劃分、齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算、圖像處理和分析，為微型齒輪的理論設(shè)計(jì)提供了一種可行的方法。
微型齒輪采用漸開(kāi)線齒廓，在能夠滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)要求的前提下，微型齒輪的尺寸應(yīng)盡可能小，這勢(shì)必限定了它的模數(shù)要小、齒數(shù)要少。由于本課題中微型齒輪的齒數(shù)都大于產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)17，故在這里不考慮根切問(wèn)題。研究的大高寬比微型齒輪，由于其加工方法及其尺寸較小的特點(diǎn)，為了改善齒輪的嚙合性能，對(duì)于相互嚙合的大小齒輪均采用正變位。微型齒輪的嚙合參數(shù)為z1-18，z2-34，m-0.03，8-3501m，x1-0.439235，x2-0.286873，h-1，cKc-0.35，a-20。
微型齒輪三維實(shí)體造型是借助于AutoCAD的二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言Visual LISP，繪制出變位微型齒輪的二維圖形，再轉(zhuǎn)換為圖形格式IGS文件，通過(guò)文件接口轉(zhuǎn)換到三維軟件Solid Edge環(huán)境下。設(shè)定微型齒輪的寬度B，利用其“拉伸填料特征”功能，即可生成研究所需要的微型齒輪三維模型。
本研究涉及的微型齒輪是采用激光快速成型加工而成的。采用激光快速成型方法，不需要特殊工具，適合于自動(dòng)化連續(xù)操作，工件不受切削力的影響，容易保證加工精度，而且能加工各種材料，加工速度快，效率高，熱影響區(qū)小，工件不必放在真空里加工，設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，所以激光快速成型法是目前加工微型構(gòu)件的一種行之有效的方法。
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