NUMERICAL SIMULATION OF HOT SAWING PROCESS

1.ComputationModelandSimulationProcedureAcomputationalmodelisbuiltforthetypicalmomentofhotsawingprocessfromthebeginningofdeformationtothegeometrydiscolltinuitycausedfromthelocaldestruction.Byilltroducingtheworkhardeningcharacteristicofmaterial,onlythesawingloadistakenintoaccount.Moreoveritisassumedthatthedeformationinwholeworkingareaisonasmallscale.Becausethewidthofthesawingareaismuchlargerthanthethickness,andbecausethenon-workingareagivesconstrainttotheworkingpart,thespatialproblemcanbesimp…     

耐冲击型金刚石圆锯片锯切受力的数值模拟(二)——以新型半圆形水槽锯片为例

建立耐冲击型金刚石锯片锯切受力的有限元分析模型,围绕新型半圆形水槽和传统U型水槽的2种齿形结构,以数值模拟对比研究金刚石圆锯片的锯切受力。仿真结果表明:在承受相同载荷的情况下,新型半圆形水槽锯片较传统U型水槽锯片在锯切受力时的变形、应力方面都得到了明显改善,其变形量减少11.56%,第一、第三主应力分别降低24.04%和34.19%,因而其承受大载荷和耐冲击性能良好。      

耐冲击型金刚石圆锯片锯切受力的数值模拟——以钥匙孔水槽底孔中镶铜钉的锯片为例

建立耐冲击型金刚石锯片锯切受力的有限元分析模型,围绕传统钥匙孔水槽和钥匙孔水槽的底孔中镶铜钉的2种齿形结构,以数值模拟的方式对比研究其锯切受力。仿真结果表明:在承受相同载荷的情况下,钥匙孔水槽底孔中镶铜钉锯片较传统钥匙孔水槽锯片在锯切受力时的变形、应力方面都得到了明显改善,其变形量减少6.36%,第一、第三主应力分别降低38.04%和41.36%。在钥匙孔水槽的底孔镶入铜钉的方式可以提高锯片的耐冲击性,适用于更大载荷的应用场景。      

基于ANSYS Workbench金刚石圆锯片的力学分析

建立了干切金刚石圆锯片有限元分析模型,利用有限元软件ANSYS Workbench对高速旋转切削金刚石圆锯片进行应力分析。得出圆锯片在受离心力、锯切力和热载荷作用下的应力大小及分布规律。结果表明:根据第三强度理论,锯片干切时产生的应力为535 MPa,已经超出其安全许用应力,所以影响锯片寿命的最大因素是锯切热引起的热应力。离心力与锯切力共同作用时,能使径向热应力减小约3%,同时也会使切向热应力的压应力增大约0.4%。      

齿形参数对圆锯片应力应变的影响分析

通过正交试验和有限元软件ANSYS分析了鼠牙形齿的前角、顶角及齿根圆角对圆锯片应力应变的影响,分析了齿根圆半径对各种最大应力的影响。结果表明:前角、顶角及齿根圆角对锯片应变的影响很小,齿根圆半径对最大径向压应力、切向拉应力和最大Von Mises应力影响相对最大,齿顶角对其影响相对最小;齿顶角对最大径向拉应力和切向压应力影响相对最大,齿前角对其影响相对最小。得出了最佳齿根圆半径范围,同时找到了最大Von Mises应力分布特点。     

金刚石干切圆锯片的热应力分析

本文建立了金刚石干切圆锯片的热应力分析模型，采用有限元的方法对在圆盘基体上开空冷槽孔的金刚石干切圆锯片，以槽的宽度、槽孔方位角（槽孔与弦线之间的夹角）、槽的位置（槽孔圆心与锯片中心的距离）、槽的个数及槽的长度等结构参数为试验因素，进行热应力的计算，探讨各种结构参数对锯片结构热应力及变形的影响。分析结果表明，在相同载荷作用下，开有空冷槽孔的锯片平均温度降低约35％；切向变形比普通锯片小30％以上，径向、轴向变形大部分小35％以上。合理结构的开空冷槽孔锯片能明显降低锯片的平均温度与变形。     

圆锯片淬火过程中的应力分析及工艺参数优化

针对φ600 mm圆锯片淬火后变形大、影响圆锯片使用性能的问题,基于数值计算法分析其淬火残余应力的分布特性。分析结果表明:在整个淬火过程中,圆锯片淬火有效残余应力表现为拉应力;淬火结束后,中心孔附近的应力最大,其次为外圆齿附近的应力,中心孔与外圆齿中间位置的应力最小。以淬火奥氏体形成温度和保温时间为优化变量,淬火残余应力为优化目标函数,用响应曲面优化法对圆锯片淬火参数进行优化。优化结果表明:当奥氏体形成温度837℃,保温时间5 min时,最低残余应力为199 MPa。      

高性能非零正变位弧齿锥齿轮的加工参数设计

对于非零变位设计的弧齿锥齿轮副,可利用局部综合法进行高重合度加工参数设计.这种设计方法可以弥补非零正变位设计由于啮合角增大而使得重合度降低的不足.本文通过举例,利用轮齿加载接触仿真分析的过程,将2种不同设计齿轮副的设计重合度、齿面载荷分布、加载接触印痕与传动误差、齿根弯曲应力进行对比.结果显示,高重合度正变位设计的齿轮副载荷分布合理,具有更小的齿根弯曲应力.     

基于啮合错位的驱动桥准双曲面齿轮加载性能分析

为了掌握汽车驱动桥准双曲面齿轮在实际工况下的齿面啮合性能,基于Masta软件对驱动桥准双曲面齿轮进行了加载啮合性能分析。通过建立驱动桥有限元模型,利用Masta软件的系统变形分析功能计算出实际工况下齿轮啮合错位量。通过对啮合错位下准双曲面齿轮进行加载接触分析,获得齿面加载接触区、加载传动误差及齿面接触应力随载荷的变化趋势。最后在传动试验台上进行了驱动桥台架加载试验,实际加载接触区与软件仿真接触区一致,验证了仿真结果的正确性。这为准双曲面齿轮的齿面设计及优化提供了参考。     

基于ROMAX的斜齿轮齿面修形优化设计

针对建筑用施工升降机减速器输出轴齿轮出现齿面偏载而导致振动噪声过大的现象,以某建筑用施工升降机为研究对象,考虑综合因素对输出轴斜齿轮副偏载现象的影响,通过理论计算确定修形量范围,然后基于ROAMX用全因子法以齿向修形量、螺旋线修形量及齿顶修缘量为设计变量,以齿面接触载荷分布系数和齿根弯曲载荷分布系数为优化目标进行参数优化设计,经计算得到最佳修形量组合结果。对修形后的齿轮进行动力学仿真分析,结果表明：经过修形的齿轮齿面接触载荷和齿根弯曲载荷分布更均匀,齿面最大单位长度载荷降低了58.2%。对修形后的齿轮动力学性能进行评估,结果表明：修形后的齿轮传动误差激励减小了75.5%,箱体表面的加速度响应最大降低了47.8%。     

风电内齿圈感应淬火的数值模拟及验证

基于电磁-热-组织-应力耦合模型,对风电齿圈感应淬火过程的温度、组织和应力进行了数值模拟,同时采用硬化轮廓对比和硬度检测验证了仿真的可靠性。根据Maxwell方程和Fourier定律计算了齿圈表面加热和淬火过程的温度场,根据等转换法和K-M方程计算了齿圈表面组织转变过程和齿圈最终硬化轮廓。最后根据热-弹塑性模型计算了齿圈感应淬火后的整体残余应力分布。结果表明,对于温度变化,同一截面齿根温度最高,齿顶温度最低,齿面温度介于两者之间。对于淬火后的组织分布,起始端和终止端的齿廓处硬化层较厚,齿根和齿顶位置的硬化层厚度略小,但中间位置的硬化层分布均匀。对于残余应力分布,齿根处轴向应力从起始端到终止端为压应力-拉应力-压应力分布,切应力从起始端到终止端也为压应力-拉应力-压应力分布;齿廓处轴向应力为压应力状态,从起始端到终止端呈中间小两端大分布,切向应力为压应力状态,从起始端到终止端呈逐渐减小分布。     

海洋废弃平台桩基拆除绳锯机多扰动定位夹紧力研究

海洋废弃平台桩基拆除绳锯机是一种复杂的机电设备,夹紧力的选择,直接关系到绳锯机的安全稳定工作。分析了桩基夹紧时的截面弯矩和变形量,得到了废弃平台桩基失稳临界力计算方法。利用有限元法分析了桩基夹紧时的变形和受力。采用非线性模型求解出了不同失稳临界力条件下的夹紧瓣夹紧力。实验表明,满足桩基不同失稳临界力条件下,绳锯机夹紧装置的夹紧力能够保证绳锯机安全工作。该结果为绳锯机的水下可靠性工作打下了一定基础。     

基于弹簧刚度法的螺栓分布研究

螺栓组载荷分布不均是齿轮齿条钻机产生振动甚至损坏的重要原因之一。工程中,螺栓连接点常常会受到复杂的时变低速重载,螺栓组容易因载荷分布不均而发生断裂,从而影响钻机的稳定性。为研究不同螺栓分布情况下螺栓组所受应力情况,通过建立多螺栓连接的力学模型对螺栓载荷分布情况进行分析,并在此基础上考虑结构复杂的连接件提出一种多螺栓连接载荷计算方法。设计并进行了试验研究和有限元分析,通过对比其结果,验证了计算方法的准确性。基于提出的理论计算方法,给出载荷作用下螺栓剪切应力的分布规律,对比了螺栓均匀分布模型和非均匀分布模型的剪切应力分布特点,结果发现非均匀螺栓分布的承载分布均匀性要优于均匀分布的螺栓。     

考虑啮合错位的斜齿轮复合修形优化研究

为了减少斜齿轮传动因啮合错位导致的齿面偏载、传递误差增大、啮合冲击增大,研究考虑啮合错位的斜齿轮复合修形方法,讨论修形前后不同错位量下齿面啮合性能的变化规律。该方法考虑了啮合错位对齿轮啮合性能的影响,基于斜齿轮啮合接触计算模型,以齿面载荷分布、传递误差、啮合冲击等性能指标为评价依据,进行了“螺旋角修形+齿廓鼓形修形”的复合修形。结果表明：基于多目标的“螺旋角修形+齿廓鼓形修形”复合修形能有效改善因啮合错位造成的齿向偏载,且在降低传动误差峰峰值和改善啮合冲击方面显著优于单一的螺旋角修形,能较全面地改善斜齿轮的啮合质量。     

Mechanistic cutting force model in band sawing

In order to establish a mechanistic model of cutting force, specific cutting pressure was first obtained through cutting experiments. The band sawing process is similar to milling in that it involves multi-point cutting, so it is not an easy matter to evaluate specific cutting pressure. This was achieved by making the thickness of workpiece smaller than one pitch of the saw tooth, analogous to fly cutting in the face milling process. Then the cutting force was predicted by analysing the geometric shape of a saw tooth. The tooth shape used was the raker set style that is generally used in band sawing. A set of teeth comprises three teeth, ranked as left, straight, and right. The mechanistic model developed in the research considered the shape of each tooth in a set. The predicted cutting forces coincided well with those measured in the validation experiment. Therefore, the predicted cutting forces in band sawing can be used for the adaptive control of saw-engaging feed rate in band sawing.     

厚板齿形零件精冲成形数值模拟与缺陷分析

运用有限元分析软件对厚板齿形零件的精冲过程进行了数值模拟,对比分析了齿顶、齿根部位主要变形区静水应力及应变的分布情况。结果显示,齿顶处静水压应力小于齿根处;齿顶应变区的宽度大于齿根应变区的宽度,齿顶剪切区变形程度大,硬化程度严重。齿根、齿顶处的应变分布与精冲试验所得零件的硬化程度相吻合。探究了齿顶处形成大塌角和易产生撕裂的原因。研究结果为厚板齿形零件的精冲工艺提供了理论指导。     

新能源汽车齿轮箱齿轮修形设计及效率分析

齿轮箱作为新能源汽车驱动系统的关键部件之一,如何提高其均载特性、改善NVH性能,成为新能源汽车关注的焦点问题之一。综合考虑齿轮、轴系的弹性变形以及齿轮制造、安装误差等因素,计算齿轮修形参数。建立齿轮箱仿真模型,分析修形前后齿轮接触应力、传递误差以及传动效率的变化规律;制作齿轮箱样机,进行传动效率测试,并与仿真结果进行对比,验证齿轮修形的可靠性。结果表明：修形后的齿轮齿面接触应力显著减小,齿面载荷分布均匀,传递误差峰峰值大幅降低;效率测试结果与仿真结果基本吻合。     

Numerical and experimental study on new cold precision forging technique of spur gears

1　INTRODUCTIONGearsarewidelyusedinautomobilesandotherindustryfieldsasthemain partsoftransferringthemovementandenergy .Gearsaremainlymanufac turedbymetalcuttingorbyacombinationofconven tionalhotforgingwithmetalcutting ,whichisexpen siveandrequiresalotofmanufacturingtime .Becausenetshapeornearnetshapemanufacturingprocesseshavebeenpaidattentionstoinindustry ,theprecisioncoldforgingtechniquehasbeendevelopedtobeasanimportantmethodtomanufacturethespurgears .Theprecisionforgingofgearshasalotofa…     

基于参数化设计的斜齿轮弯曲应力研究

利用UG实现斜齿轮参数化设计的方法,建立斜齿轮的精确模型。通过UG与ANSYS的数据交换接口,把斜齿轮的几何数据导入ANSYS中,并转化成由节点及元素组成的有限元模型,研究了以均布载荷代替集中力的情况下,斜齿轮的变形及弯曲应力特性。实验结果表明,斜齿轮的最大变形在齿顶端部,最大弯曲应力在齿根位置。     

20MnCr5圆棒锯切困难原因分析

某厂在锯切20MnCr5圆棒过程中锯条容易断裂，采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)等观察分析手段，对锯条容易断裂的原因进行分析。分析结果表明：锯条断裂的原因为加工20MnCr5过程中粘刀崩齿。针对此类加工缺陷，提出了相应的改进措施。