可调式自锁托槽的摩擦力研究及有限元分析

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1、山东大学博士学位论文圆丝)，以及9．2ramX12．8mm(对应0．46mm×0．64ram)和9．7×12．8mm(对应0．485mm×0．64mm)的钢质方丝，弓丝长度均为400mm。由于普通钢与钢之间的摩擦系数与不锈钢相同，因此钢质的不同对实验结果的影响不大。把新托槽模型固定在一个方槽内，以确保其不发生移动。方槽的两端放置两个定位器，以确保弓丝在托槽中处于无转矩、无倾斜的中央位置。将弓丝的一端固定在拉力传感器上，传感器的另一端固定在电机的传动杆上，当电机和变速器开始拉动传动杆时，传感器把形变信号转化为电压信号并且传送到计算机内，计算机记录拉力的变化情况。开始实验前，

2、调解定位器，使其与弓丝的接触是相切无压力状态，定位器的高度与托槽槽沟持平，然后，电机和变速器以2mm／min的速度拉动弓丝。由于可调式装置可以通过旋转上升和下降，垫片与弓丝之间的位置可以发生变化。实验中垫片的位置分为四种状态：最高，与弓丝平面无压力状态相切，旋转O．5圈，旋转1圈。托槽槽沟无转矩，无轴倾角，弓丝处于槽沟的中央位置。由于有5种弓丝，分为4种状态，产生20种组合，每种组合测试10次。在测试前弓丝和托槽用95％酒精进行擦拭，避免油脂产生润滑作用。实验在室温24度，干燥状态下进行。每次更换弓丝时，同时更换托槽模型以避免磨损导致摩擦力下降。使用光学显微镜观察摩擦平面

3、，以确认未发现明显的磨损。摩擦力分为动摩擦力和静摩擦力两种情况，在记录的时候分开进行，弓丝开始运动时摩擦力的最大值作为静摩擦力数值，而弓丝开始稳定运动3mm以后数值作为动摩擦力。力值大小通过拉力传感器输入计算机，然后采用专用计算机软件进行处理。数据结果采用SPSSl1．0软件进行分析。2．摩擦力可调式自锁托槽的三维有限元分析首先选择进口的SUS304钢作为试验托槽的材料，确定SUS304的密度、维氏硬度、屈服强度、抗拉强度、延伸率、弹性模量、泊松比的指标。采用Pro／E软件定义单元类型、实常数、材料属性、网格尺寸，划分网格。本模型采用8节点六面体进行人工分网，分为320个

4、节点，304个单元。在托槽的近远中面进行固定约束，在托槽的上部结构中心从0。-180。加载200N的表面载荷，然后从托槽槽沟内部向托槽盖的中心0。-180。加载200N山东大学博士学位论文的表面载荷，在AnsysWorkbench中进行求解分析，应用自锁托槽的VonMises应力(Equivalentstress，EQV应力)峰值进行力学评估。采用Ansys软件，对结果进行记录分析钴毋二日木1．在垫片完全收入的状态下，7．2ram、8．2mm、9．2ram的钢圆丝(对应直径0．36mm、0．41mm、0．46mm圆丝)，以及9．2mmX12．8mm(对应0．46mm×0．

5、64ram)和9．7×12．8mm(对应0．485mmX0．64mm)的不锈钢方丝的动静摩擦力均低于1N；垫片与弓丝无压力接触的状态时，所有弓丝的动、静摩擦力与前者无显著性差异；在继续旋转O．5圈之后，所有弓丝的动、静摩擦力与前两者之间有显著性差异(P

6、面载荷的过程中，模型应力分布也比较相似，主要集中在轴的表面，垫片的下缘和盖与底座接合部位(开关处)。当表面载荷与模型X轴呈80。时，模型的应力峰值最大。结论1、可调式托槽通过上部调节装置的旋转，可以有效的调节摩擦力的大小，达到控制摩擦力大小的目的。2、圆丝与方丝在托槽内滑动时，动、静摩擦力之间有显著差异，方丝大于圆丝。3、当垫片位于完全收入的状态下或者垫片与弓丝相切时，弓丝与托槽的解除状态与Damon被动自锁托槽相似。4、当可调式托槽在口内受到外部表面加载力时，轴的表面，盖与底座接合部位(开关处)是主要的应力集中区域，容易发生损坏；当外部载荷与模型X轴呈30。时，模型的应

7、力峰值最大。5、当槽沟内部加载表面载荷的过程中，轴的表面，垫片的下缘和盖与底座接合部位(开关处)是主要的应力集中区域。当表面载荷与模型X轴呈806山东大学博士学位论文。时，模型的应力峰值最大。6、不论是外部加载还是内部加载表面负荷，其应力峰值均小于不锈钢的屈服系数，可调式托槽可以承受正常口腔内压力而不发生永久形变。关键词自锁托槽；摩擦力：三维有限元；正畸7山东大学博士学位论文ANINVITROSTUDYoFFRICTIoNALRESISTANCEoFNEWSELF．LIGATINGBRACKETANDTHREEDIMENTIo