螺旋伞齿轮磨削表面形貌仿真与试验研究

螺旋伞齿轮广泛应用于重型车辆及军用飞机的传动系统中。磨削作为螺旋伞齿轮加工中的最后一道工序,若磨削表面形貌不符合要求,将导致齿轮耐磨性及抗疲劳强度降低,传动时产生过大的噪声与振动,严重影响重载车辆传动系统的使用寿命与可靠性。为此,通过对螺旋伞齿轮磨削磨粒运动轨迹、砂轮表面形貌特征进行建模和仿真,实现对螺旋伞齿轮磨削表面形貌的预测与分析。针对螺旋伞齿轮设计磨削试验,探究不同磨削工艺参数对齿轮表面形貌的影响。研究结果表明,提高磨削速度与展成速度、增加磨粒粒度皆有利于获得良好的磨削表面形貌,仿真及试验所获得的螺旋伞齿轮磨削表面形貌基本一致,所建模型可有效地分析螺旋伞齿轮磨削表面形貌的产生过程及各加工参数对其影响机理。     

齿轮钢18Cr2Ni4WA磨削烧伤实验及仿真预测研究

18Cr2Ni4WA钢以其韧性好和强度高的特点,广泛使用于螺旋伞齿轮等重载齿轮的生产与制造。磨齿作为齿轮加工的最后工序,磨削区域较高温度场容易引起磨削烧伤发生,使加工表面质量和疲劳寿命难以保证。针对齿轮钢18Cr2Ni4WA磨削烧伤问题,设计SG砂轮磨削实验,研究其发生磨削烧伤时表面形貌、显微硬度的变化规律,并通过有限元仿真预测烧伤层深。研究结果表明：当砂轮速度为20.3 m/s、工件速度为0.03 m/s、磨削深度大于0.05 mm时工件发生磨削烧伤,随着磨削深度的增加,烧伤程度加重,磨削表面氧化层颜色由淡黄色转为褐色最后呈现青色,表面形貌由纹理清晰转为涂覆;工件产生回火烧伤时,产生硬度较低的回火索氏体;烧伤层深的仿真模拟值与实验测量值基本吻合,验证了有限元仿真对磨削烧伤预测的可行性。     

基于神经网络的汽车座椅舒适性研究

提高座椅舒适性可缓解驾乘疲惫、避免腰椎疾病、满足人们对汽车性能日益增高的需求。人员在驾乘过程中的舒适性是身体多个部位感受的综合指标,压力分布与加速度是影响舒适度的重要客观参数。从主观及客观两个方面对汽车座椅舒适性进行研究,并采用神经网络法建立评价模型。结果表明:客观参数如总加权加速度均方根值、坐垫及靠背压力与主观舒适度呈负相关关系,并验证了所建立的评价模型的有效性。     

螺旋伞齿轮磨削残余应力分布规律及仿真分析

螺旋伞齿轮作为重型车辆传动系统的关键零部件,其表面完整性对整车机动性和可靠性起着关键作用。磨削作为齿轮最后一步加工工序,磨削过程产生的残余应力将直接影响齿轮疲劳性能。若残余应力控制不当,将导致齿轮在使用过程中过早发生疲劳失效,产生齿面疲劳点蚀和根部疲劳断裂等问题。针对重型车辆螺旋伞齿轮设计磨削试验,研究不同磨削参数下螺旋伞齿轮残余应力的分布规律;结合磨削前后齿轮残余应力的状态,获得实际磨削过程残余应力;基于力热耦合有限元仿真法计算螺旋伞齿轮磨削残余应力。研究结果表明：齿轮凸面平行磨削方向残余压应力最小,磨削过程使齿面产生拉应力而亚表层产生压应力,力热耦合有限元仿真法能有效用于螺旋伞齿轮磨削残余应力的预测和分析。     

齿轮钢30CrMnTi磨削强化试验

30CrMnTi钢广泛应用于齿轮的生产制造中,为提高齿轮的抗疲劳性能及探讨磨削工艺参数对其表面强化的影响,开展了齿轮钢30CrMnTi的磨削试验,分析了磨削速度和磨削深度对磨削表面强化层显微组织、强化层深度、表面显微硬度和强化层残余应力的影响规律。结果表明,齿轮钢30CrMnTi磨削加工后得到一定强化层,表面显微组织为针状马氏体、碳化物和少量残余奥氏体,且强化层马氏体组织由磨削表面到心部呈"细—较粗"的变化趋势,硬度先增大后减小,强化层深度随磨削深度或磨削速度的增大而增加,磨削后表面显微硬度提高2%~13%,随磨削速度降低或磨削深度增大而增大。磨削过程对残余应力的影响在表面表现为拉应力,沿层深向内逐渐转化为压应力。磨削表面残余压应力的值随磨削速度或磨削深度的增大而降低。通过合理的磨削参数可实现齿轮钢30CrMnTi的表面磨削强化。