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热精锻直齿锥齿轮模具设计及仿真

作　者: 陆晓星
导　师: 王爱群
学　校: 山东大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 直齿锥齿轮热精锻模具结构成形分析强度分析
分类号: TH132.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文以直齿锥齿轮为例,深入研究了直齿锥齿轮精锻模设计及仿真的相关关键技术,设计了行星齿轮和半轴齿轮两种典型锥齿轮的模具,并进行了Solidworks三维实体建模。随后利用Deform软件对这两种齿轮的成型过程进行了仿真,探索齿轮成型的质量与锻压载荷的关系,最后用Solidworks Simulation模块对模具关键部件进行有限元分析,为模具的进一步优化提供了基础。本文以直齿锥齿轮为研究对象,以Solidworks、Deform软件为基础,对该产品的锻造工艺流程进行了模拟分析和系统研究。讨论了齿轮模具设计和加工要点,设计了锥齿轮锻造成形两套模具结构,并保证上下模导向准确,锻件脱模顺利；建立了直齿锥齿轮精锻成形过程的三维有限元模型,利用Deform软件系统分析了锥齿轮成形工艺,模拟其成形过程中的制坯、预锻及其终锻过程,得到成形过程中金属的流动规律,以及等效应力、应变分布情况及行程—载荷曲线；应用Solidworks软件的Simulation模块对模具的关键部件进行了强度分析,对模具的部分零部件进行了校核,进一步探索模具材料的选择和提高齿模寿命的途径。

全文目录

目录  5-8
摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第1章绪论  10-20
  1.1 引言  10-11
  1.2 研究的目的及意义  11
  1.3 塑性加工模拟技术的发展现状  11-15
    1.3.1 解析法  12-14
    1.3.2 实验/解析法  14
    1.3.3 数值模拟法  14-15
  1.4 齿轮精锻的国内外现状  15-17
    1.4.1 国外对于齿轮精锻的工艺研究  15-16
    1.4.2 国内对于齿轮精锻工艺的研究  16-17
  1.5 本文研究的主要内容  17-20
第2章直齿锥齿轮精锻工艺及齿形设计  20-32
  2.1 引言  20
  2.2 直齿锥齿轮精锻成形工艺分析  20-22
    2.2.1 热锻的优缺点  20
    2.2.2 热锻成形的发展  20-21
    2.2.3 冷锻/温锻/热锻工艺对比  21
    2.2.4 摩擦压力机开式模锻工艺  21-22
  2.3 齿轮精锻成形方案的制定  22-27
    2.3.1 工艺分析  22-23
    2.3.2 毛坯处理  23
    2.3.3 毛坯体积计算及尺寸选取  23-26
    2.3.4 锻件图设计  26
    2.3.5 模锻变形力的计算和设备选择  26-27
  2.4 直齿锥齿轮精锻齿形设计  27-31
    2.4.1 直齿锥齿轮渐开线设计  28-29
    2.4.2 直齿锥齿轮参数  29-30
    2.4.3 三维造型  30-31
  2.5 本章小结  31-32
第3章直齿锥齿轮精锻模结构设计  32-42
  3.1 引言  32
  3.2 模具的结构要求  32-34
  3.3 模具零部件设计  34-37
    3.3.1 凸模的设计  34-35
    3.3.2 齿形凹模的设计  35
    3.3.3 模架设计  35-36
    3.3.4 其他零件设计  36-37
  3.4 模具总装图设计  37-41
    3.4.1 半轴齿轮模具图  37-38
    3.4.2 行星齿轮模具图  38-40
    3.4.3 热锻用模具材料及热处理  40
    3.4.4 绘制模具零件图,制定技术要求  40-41
  3.5 小结  41-42
第4章直齿锥齿轮精锻成形分析  42-58
  4.1 引言  42-43
  4.2 有限元理论简介  43-47
    4.2.1 刚塑性/刚粘塑性有限元基本方程  43-45
    4.2.2 刚塑性/刚粘塑性有限元变分原理  45-46
    4.2.3 刚塑性/刚粘塑性有限元求解过程  46-47
  4.3 有限元数值模拟技术  47-49
    4.3.1 在塑性成形方面的应用  47-48
    4.3.2 Deform软件简介  48
    4.3.3 Deform软件的系统结构  48-49
  4.4 有限元模型的建立  49-51
    4.4.1 力学性能分析  49
    4.4.2 几何模型的建立  49-50
    4.4.3 数值模拟参数  50-51
  4.5 齿轮精锻成形分析  51-57
    4.5.1 不同压力下量的应力、应变分布  52-55
    4.5.2 一步成形与两步成形(预锻+终锻)对齿轮成形影响  55-57
  4.6 本章小结  57-58
第5章精锻模关键件强度分析  58-66
  5.1 Solidworks软件及模块介绍  58-60
    5.1.1 SolidWorks的主要模块  58-59
    5.1.2 Solidworks Simulation分析仿真模块  59-60
  5.2 Similation有限元分析的技术处理  60-62
    5.2.1 模型简化  60-61
    5.2.2 网格划分  61-62
  5.3 凸模的强度分析  62-64
  5.4 本章小结  64-66
总结与展望  66-68
  总结  66
  展望  66-68
致谢  68-70
参考文献  70-74
附录符号与公式说明  74-75
学位论文评阅及答辩情况表  75

热精锻直齿锥齿轮模具设计及仿真

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