弧齿锥齿轮精锻成形工艺及其数值模拟.pdf

Numerical Simulation on Precision Forging Technology ofSpiral Bevel Gear Bpe ofDegree 垒里垒垒皇里堑里:旦皇g堡皇 Supervisor and Xiong(senior engineer) School School ofElectromechanical Engineering Specialization !堕皇!!ig曼堕望曼墅罂!垒塑型塑鱼丛皇堂鱼 Date 丛红2Q兰2QQ2 University 堡里磐!堑∑型堕竺!墨!!望堡垒鲤堡竺堕里!旦鲤万方数据学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:‘方寸≤日期:、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:‘梦矽乏翩摊:黝日期:p9年乡月2厂日日期:中厂月%日万方数据湖南科技大学硕士学位论文摘要目前,弧齿锥齿轮生产大多采用传统的切削加工方法,材料利用率低,生产效率低,产品成本高。用精锻工艺生产弧齿锥齿轮,不仅具有节能、节材、高效率、低成本等显著优势,而且可以提高齿轮的机械性能和使用寿命。就弧齿锥齿轮精锻而言,由于其几何形状复杂,影响因素多,成形难度大,因而还未在工程实际中得到广泛应用。针对目前我国齿轮工业发展的现状,开展弧齿锥齿轮精锻工艺研究,具有极为重要的理论意义。基于分流法的基本理论,在分析国内外弧齿锥齿轮精锻成形工艺方案现状的基础上,提出了弧齿锥齿轮的中心分流成形工艺改进方案。其工艺过程为:预锻时,利用模具的上、下凸台在坯料两端中心部分锻造出分流区;终锻时,材料向齿形部分填充的同时,也向中心分流区填充,齿形充满后,内腔尚未充满或接近充满。这样材料在填充型腔的过程中始终有自由流动的余地,从而改善坯料填充性,降低成形载荷。在中心分流工艺中,中心分流区的形状尤为重要。为了考察其对成形过程的影响,本文对球形、圆柱形和圆台形三种台方案进行了模拟分析, ,确定了圆台形为凸台最佳几何形状。采用三维造型软件PRO/E对弧齿锥齿轮进行建模,利用有限元数值模拟软件 ,针对实心坯料分别采用中心分流工艺和传统闭式模锻工艺进行模拟分析,并对这两种工艺条件下锻件的应力、应变、温度和速度等各种场量的分布规律以及成形载荷等进行对比分析。结果表明,采用中心分流工艺,有利于齿形充填,降低成形载荷,并具有应力数值小、温度分布均匀等特点。采用三维刚塑性有限元方法对弧齿锥齿轮的闭式模锻工艺进行模拟分析,选择工艺参数(坯料温度、变形速度、摩擦系数)以及结构参数(模数、齿数、螺旋角、压力角)等进行了多次模拟。根据模拟结果,对比分析了上述参数对成形工艺的影响,获得了它们对成形过程的影响规律。从数值模拟结果可知,成形载荷随着变形温度的升高、变形速度的增大、摩擦系数的减小而降低。在齿轮其他结构参数不变的情况下,成形载荷及齿根等效应力随模数、齿数的增加而增加, 而螺旋角和压力角的变化对成形载荷及齿根等效应力的影响较小。模拟结果可为弧齿锥齿轮精密成形工艺和模具设计提供依据。关键词:弧齿锥齿轮;精锻成形;中心分流工艺:数值模拟万方数据 ABSTRACT At present,the traditional manufacturing technique ofspiral bevel gears as the metal cutting method,has many disadvantages,such asinefficient use ofmaterial,low productivity,high production traditional manufacturing technique will not meet the demands precision forging process to produce spiral b若V。1gears,the material andpower are saved,the cost isreduced and theefficiency