学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
斜齿圆柱齿轮冷精密成形工艺及数值模拟研究
作 者: 刘丹
导 师: 刘华
学 校: 机械科学研究总院
专 业: 机械设计及理论
关键词: 斜齿圆柱齿轮 冷精锻 数值模拟
分类号: TG61
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 52次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
内容摘要
齿轮作为汽车的一个重要传动零件,近年来,随着汽车工业的迅速发展,对其生产已有更高的要求。目前,齿轮的主要加工方式仍然是切削加工或者先热锻,后机加工,这导致生产成本昂贵,效率低下。冷精锻齿轮与传统加工方法生产的齿轮相比,具有节约材料、机械性能好、生产效率高等优点,是当今齿轮特别是轿车齿轮生产的发展趋势。根据冷精锻齿轮技术的迅速发展和课题组承担的国家“十一五”科技支撑计划项目的需要,本文针对斜齿圆柱齿轮精锻工艺相关技术进行了研究。本文采用数值模拟和实验研究相结合的手段进行研究。利用三维造型软件PROE完成了渐开线斜齿圆柱齿轮的参数化CAD设计,模具的几何造型和模型的建立;介绍了刚塑性有限元法基本原理,并探讨了网格重分、体积变化、迭代收敛等实现有限元数值模拟中的关键技术。分析浮动凹模和中空分流法在齿轮冷锻成形过程中的作用,并在此基础上提出了双向可控镦挤成形新工艺,该工艺充分利用了浮动凹模和分流减压的原理,并把二者有效的结合起来,对降低成形载荷、提高充填性具有积极的作用。对斜齿轮的各种精锻成形工艺的成形过程进行了数值模拟分析,对不同工艺的齿形充填情况和成形载荷进行了比较分析,同时获得了变形过程中的等效应力应变分布情况、金属流动速度分布情况,定性地研究了成形过程中金属流动规律。最后对双向可控分流镦挤成形过程进行了实物实验,实验结果与数值模拟结果基本吻合,从而进一步验证了本文提出的双向可控分流镦挤成形方案是合理可行的,这对于今后同类齿轮成形有重要的现实意义和推广价值。
|
全文目录
摘要 4-5 ABSTRACT 5-15 第一章 绪论 15-24 1.1 精密成形技术简介 15-16 1.2 课题的背景和意义 16-18 1.2.1 传统齿轮制造方法 16 1.2.2 齿轮精密锻造的优点 16-18 1.2.3 齿轮精锻效益分析 18 1.3 国内外齿轮精锻技术研究现状 18-21 1.3.1 国内外齿轮精锻技术研究现状 18-20 1.3.2 国内外斜齿圆柱齿轮精锻技术研究现状 20 1.3.3 国内外圆柱齿轮精锻技术目前存在的问题 20-21 1.4 数值模拟技术研究与应用现状 21-22 1.5 本课题来源和研究内容 22-24 1.5.1 课题来源 22 1.5.2 主要研究内容 22-24 第二章 刚塑性有限元法的基本原理及其关键技术 24-36 2.1 刚塑性有限元法基本理论 24-26 2.1.1 刚塑性材料的基本假设 24 2.1.2 刚塑性材料的边值问题 24-26 2.2 刚塑性有限元法变分原理 26-28 2.2.1 理想刚塑性材料的变分原理 26 2.2.2 一般刚塑性材料不完全广义变分原理 26-28 2.3 刚塑性有限元求解过程 28-29 2.4 实现有限元数值模拟的关键技术 29-35 2.4.1 非线性迭代收敛判据的确立 29-30 2.4.2 摩擦边界条件的处理 30-31 2.4.3 模拟中材料体积损失问题的讨论 31-33 2.4.3.1 模拟中材料的体积损失问题 31 2.4.3.2 影响体积损失的因素 31-32 2.4.3.3 体积变化的控制方法 32-33 2.4.4 模拟中网格畸变判据及网格重分 33-35 2.4.4.1 网格畸变及重分判据 33-34 2.4.4.2 新网格系统的生成 34-35 2.4.4.3 频繁网格重划分的防止措施 35 2.5 小结 35-36 第三章 标准渐开线斜齿圆柱齿轮几何造型和DEFORM-3D数值模拟建模 36-44 3.1 Pro/Engineer软件简介 36 3.2 渐开线斜齿圆柱齿轮齿廓构成及相关尺寸计算 36-37 3.2.1 渐开线斜齿圆柱齿轮齿廓构成 36 3.2.2 渐开线齿形参数计算 36-37 3.3 斜齿轮的精确建模 37-42 3.3.1 理论依据及实现方式 37-38 3.3.2 设置参数和定义关系 38-39 3.3.3 绘制斜齿轮的渐开线 39-40 3.3.3.1 渐开线的形成及其数学关系 39-40 3.3.3.2 渐开线的绘制 40 3.3.4 绘制端面齿廓的扫描路径螺旋线 40-41 3.3.5 绘制过渡曲线 41-42 3.3.6 斜齿轮三维模型的形成 42 3.4 DEFORM-3D数据输入 42-43 3.5 小结 43-44 第四章 斜齿轮成形工艺方案理论分析 44-51 4.1 圆柱齿轮冷锻成形工艺简介 44-45 4.2 分流减压原理 45-47 4.3 浮动凹模原理 47-48 4.4 齿轮成形效果因素分析 48-49 4.4.1 摩擦力的影响 49 4.4.2 金属各部分之间的关系对塑性流动的影响 49 4.4.3 模具形状对金属流动的影响 49 4.5 双向可控分流镦挤成形工艺 49-50 4.6 小结 50-51 第五章 斜齿圆柱齿轮冷锻过程数值模拟分析 51-67 5.1 有限元模拟软件DEFORM-3D 51-52 5.1.1 Deform简介 51 5.1.2 Deform-3D的系统结构 51-52 5.2 不同工艺数值模拟分析 52-66 5.2.1 传统的闭式模锻工艺 52-55 5.2.2 浮动凹模成形工艺 55-57 5.2.3 分流成形工艺 57-58 5.2.4 约束孔分流成形工艺 58-60 5.2.5 双向可控分流镦挤成形工艺 60-66 5.2.5.1 双向可控压力分流镦挤成形工艺 61-63 5.2.5.2 双向可控距离分流镦挤成形工艺 63-65 5.2.5.3 双向可控速度分流镦挤成形工艺 65-66 5.3 小结 66-67 第六章 实验研究及结果分析 67-73 6.1 实验目的 67 6.2 实验条件 67-69 6.2.1 模拟材料选择 67 6.2.2 试样的制作及润滑 67-68 6.2.3 实验设备及实验模具 68-69 6.3 实验方案 69-70 6.4 实验结果分析 70-71 6.4.1 成形过程、成形效果分析 70-71 6.4.2 成形力的对比分析 71 6.5 小结 71-73 第七章 结论与展望 73-75 7.1 完成的主要工作及结论 73-74 7.2 展望 74-75 参考文献 75-78 附录 78-79 致谢 79
|
相似论文
- LNG系统中工作压力设定依据与换热器正交试验设计,TQ051.5
- 高强度钢板冲压件回弹的研究,TG386
- 筒形件可控径向加压充液拉深数值模拟与实验研究,TG386
- 硬质合金与钢连接工艺及机理研究,TG454
- 具有非对称端壁的涡轮叶栅气膜冷却数值研究,V231.3
- 复杂形体的高速气动对流及耦合换热研究,V215.4
- 轨道交通引起周围环境竖向振动的振源特性分析,U211.3
- 循环流化床内颗粒聚团的传热特性研究,TK124
- 生物质直接再燃的数值模拟,TK16
- 670t/h四角切圆锅炉炉内煤粉燃烧过程的数值模拟,TK224.11
- 1000MW超超临界褐煤锅炉炉内燃烧过程的数值模拟,TK224.11
- 喷动床内气固两相流动特性的研究,TK173
- 周向浓淡旋流燃烧器空气动力场的试验研究及数值模拟,TK223.23
- 中心回燃式燃烧室燃烧特性研究,TK223.21
- 迷宫式汽封和薄叶式汽封的数值模拟与对比分析,TK263.2
- 三峡库区水环境中营养盐磷分布规律的数值研究,X832
- 阀外置式小排量抽油泵的设计及性能仿真分析,TE933.3
- 渗流对尾矿坝稳定性影响的分析,TV649
- 低渗透油藏水力压裂研究,P618.13
- 果园风送式喷雾机流场数值模拟及试验研究,S491
- 微型联合收割机气流式清选装置的仿真研究,S225.3
中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属切削加工及机床 > 齿轮加工及齿轮机床
© 2012 www.xueweilunwen.com
|