变速箱同步器齿毂挤齿加工工艺仿真分析

针对中型卡车变速箱同步器齿毂齿面减薄加工要求,采用挤齿加工方法。基于滑移线场方法求解了齿毂挤齿加工过程中齿面应力,利用ANSYS瞬态动力学模块对齿毂挤齿成形过程进行动力学仿真分析,得到了挤齿加工过程中的齿面应力、应变分布,并系统研究了挤齿力和转速对齿毂齿面应变的影响规律,为同步器齿毂挤齿加工工艺研究提供了理论依据和仿真分析方法。     

低速重载齿轮齿面磨损有限元分析

以某公司易维护SL1000型采煤机摇臂传动系统的末级齿轮为例,运用有限元法分析了正常齿面模型和3种不同程度齿面磨损模型在一个啮合周期内轮齿啮合的运动状态、齿面接触有效应力等。以Hertz理论为基础,验证了有限元法的正确性。通过仿真结果分析,得到不同位置、不同程度齿面磨损对低速重载齿轮啮合传动、齿面接触有效应力的影响。     

基于某车轴齿轮箱弧齿锥齿轮疲劳寿命技术研究

本文研究了车轴齿轮箱中弧齿锥齿轮的疲劳寿命,在既定的载荷工况下,采用弧齿锥齿轮设计计算方法,通过Masta软件和有限元方法对其轮齿应力进行仿真分析,对弧齿锥齿轮轮齿的齿面和齿根进行优化分析,很大程度上提高了轮齿齿面接触应力,同时,齿轮的弯曲应力下降了大约8%左右。通过对弧齿锥齿轮轮齿的修形,有效降低了齿轮的局部应力大小,均化了齿面应力,提高了齿面承载能力,从而为解决弧齿锥齿轮的寿命问题提供了合理的依据。     

变齿厚内齿轮包络鼓形蜗杆强度分析

利用微分几何与啮合理论建立变齿厚内齿轮包络鼓形蜗杆齿面数学模型。基于有限元法分析了齿面接触应力在不同工况下的载荷分布情况,探讨了内齿轮沿齿宽方向齿面倾角δ对鼓形蜗杆副的影响。通过齿面应力分布与齿间载荷分配的分析,比较了有限元法与经验强度公式法的结果,验证了有限元法的可行性。结果表明:变齿厚内齿轮齿面应力主要分布于内齿轮中间平面一侧,最大应力出现在内齿轮齿顶处;第一、二个啮合齿载荷分配较高,另外两个啮合齿载荷分配较小;在额定载荷工况下,齿间载荷分配相对均匀。     

齿轮仿生织构特征设计及有限元分析

为降低齿轮啮合界面摩擦,提升齿轮传动性能及寿命,基于仿生摩擦学和有限元仿真技术,通过研究齿面织构特征对齿面应力的影响规律,合理设计了齿面织构特征参数,包括仿生织构的形状、尺寸、密度、分布形式等。仿真结果表明:仿生沟槽宽度对齿面应力影响较大,沟槽深度、沟槽间距及沟槽与齿顶距离对齿面应力影响较小;沟槽深度的增加会导致齿面应力的降低;随着齿轮传递扭矩的增大,织构齿轮和光滑齿轮齿面应力均表现出明显增大的趋势,但相同条件下,织构化齿面的接触应力明显高于光滑齿面。     

时变摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响研究

齿面摩擦力对齿面接触应力和接触疲劳寿命有着重要的影响。在对齿面接触疲劳寿命预估时,常忽略齿面摩擦力的影响,不利于齿面接触疲劳寿命的准确预估。为了准确预估齿面接触疲劳寿命,根据18CrNiMo7-6齿轮材料的齿面接触疲劳试验数据,基于三参数威布尔分布和名义应力法对R-S-N曲线进行拟合,在齿面接触应力的计算中引入时变摩擦因数,分析了时变摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响,并通过齿面接触疲劳试验进行了验证。结果表明,由于时变摩擦因数的影响,采用传统的名义应力法所估计的齿面接触疲劳极限偏大,且随着应力的增大,摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响呈减弱趋势。     

成形磨齿齿面残余应力测量与预测方法研究

成形磨齿通常是齿轮切削加工的最后一道工序,磨后齿面残余应力对齿轮的服役性能与寿命影响显著。传统基于X射线衍射方法的齿轮残余应力测量方法并未考虑齿面特殊几何特性,导致测量精度低。此外,磨齿工艺参数与磨前齿面状态对磨齿残余应力的影响规律不清。因此,本文提出一种考虑齿轮特殊几何特性的齿面残余应力测量方法与辅助工装夹具,并建立基于磨齿工艺参数的齿面残余应力预测模型,最后探讨了磨前齿面残余应力对磨后残余应力的影响。本文为非平面残余应力的测量提出了新方法,所提的齿面残余应力预测方法能够指导实际生产。     

直齿轮成形磨削齿面残余应力计算与实验验证

磨削加工齿轮的残余应力状态对齿轮使役性能有较大影响,磨削后齿面的表面残余应力准确预测与计算是齿轮抗疲劳制造的重要内容。基于成形磨削运动分析及热力耦合有限元仿真计算方法,提出了齿轮成形磨削加工齿面残余应力计算方法。开展成形磨削实验,测量磨削后齿面的残余应力,对比分析残余应力实验测量值与有限元计算值,分析了磨削加工参数与残余应力的关联规律。结果表明,提出的成形磨削齿面残余应力计算方法得到的计算值与实验测试结果具有较好的一致性;在成形磨削中,砂轮进给深度越大,齿面残余拉应力越小。     

考虑残余应力的螺旋锥齿轮接触疲劳裂纹萌生-扩展寿命计算方法研究

考虑渗碳、磨齿、喷丸等工艺产生的齿面残余应力,建立齿面接触应力与残余应力的复合应力场,提出一种螺旋锥齿轮接触疲劳裂纹萌生-扩展寿命计算方法。构建齿轮有限元接触分析模型,计算多轴交变接触应力场。考虑空间螺旋曲面残余应力分布的复杂性,将变曲率齿面离散为网状节点;测量各节点表面与次表面的残余应力,建立齿面残余应力场。基于Dang Van多轴疲劳准则,构建齿面裂纹萌生模型;计及残余应力与裂纹闭合效应,构建齿面裂纹扩展模型。计算复合应力场下齿轮接触疲劳寿命,研究残余应力对齿面裂纹萌生-扩展寿命的影响规律。结果发现：复杂齿面空间变曲率会影响喷丸等工艺产生的残余应力分布,中心区域的残余压应力高出齿面边缘区域约20%;复合应力场下齿面裂纹萌生位置与寿命主要取决于接触应力,残余应力会改变齿面节点平均应力进而影响疲劳寿命;齿面裂纹扩展寿命约占全寿命的10%,表征齿轮接触疲劳快速失效至迅速断裂。上述研究对于高性能齿轮传动的长寿命、高可靠性设计具有一定的参考价值。     

大型齿圈铣削表面质量研究

为提高大型齿圈铣削加工的齿面质量,对盘形铣刀铣齿加工进行实验研究。通过3因素3水平的正交试验分析铣齿参数（铣削转速、轴向进给速度、径向切深）对铣削力矩的影响规律;并以齿面粗糙度、硬度及残余应力为齿面质量指标,研究铣齿参数对各指标的影响规律。最终在选择的铣齿参数范围内,以齿面质量为指标,利用极差分析和方差分析确定了铣齿参数的最优组合。