基于修正Archard理论的螺旋锥齿轮锻造模具寿命预测

基于修正的Archard理论,采用弹塑性有限元模型对螺旋锥齿轮热锻成形的模具磨损进行了模拟仿真,分别从齿模齿顶的过渡圆弧半径、模具热处理硬度、模具的预热温度以及锻造成形速度四个方面对模具易磨损位置的磨损量进行计算,采用正交试验优化设计方法分析各工艺因素对模具寿命的影响规律,确定最优的工艺参数进行锻造试验。试验结果表明,使用提出的预测模具寿命的方法估算的模具寿命与试验结论具有较好的一致性。     

采用波形端面凸模的齿轮精锻工艺优化

采用数值模拟和物理试验相结合的方法，对直齿轮精锻工艺进行了分析。试验结果既说明此工艺方案可行，也验证了数值模拟的可靠性，为该工艺方案的优化设计奠定了基础。结合正交试验设计方法和数值模拟技术，以分流角、凸模成形角、反向凸模成形角和分流距4个模具设计的关键参数作为设计变量，以成形时所需工作载荷最小为优化目标，对工艺方案进行了优化。最后引入浮动凹模设计的思想，模拟了采用浮动凹模结构的优化方案的成形过程，采用浮动凹模的优化方案与传统方案和优化方案的模拟结果的对比分析发现，采用浮动凹模可以进一步降低工作载荷。     

从动螺旋锥齿轮齿坯热模锻工艺参数优化设计

基于Archard磨损理论,运用正交试验优化设计方法,采用刚塑性有限元法对从动螺旋锥齿轮齿坯热模锻过程进行了模拟分析,研究了模具预热温度、锻压速度、模具硬度、摩擦因数等四个参数对成形载荷和模具磨损量的影响;以成形载荷和模具磨损量为优化指标,采用综合平衡分析方法,得到了最佳工艺参数并对其进行了验证。研究结果可为从动螺旋锥齿轮齿坯热锻成形工艺方案的改进及模具寿命的预测提供参考。     

齿轮修端机的研制

对于双圆弧齿轮传动,周期性的啮入啮出冲击及齿端部的铲刮现象是齿轮传动产生振动和噪声的主要原因,合理的轮齿修形是改善齿轮传动性能、降低振动和噪声的最有效方法。此外,从双圆弧齿轮弯曲强度的角度来看,轮齿端部的抗弯曲强度较差,这也是双圆弧齿轮易崩角的原因。因此,我们希望轮齿在啮合过程中,位于端部的接触迹所受载荷尽可能小,端部修簿正是达到这一目的的有效途径。     

带肋板齿轮坯闭式热精锻成形工艺的数值模拟改进

针对某带肋板齿轮坯在原闭式热精锻成形工艺方案下充填不饱满的问题,借助Deform-3D软件模拟锻造成形过程中的金属流动情况,得出成形锻件在原工艺方案下不能充满的原因,在此基础上进行了工艺改进,并进行了试验验证。结果表明:原工艺因变形量过大,打击能量消耗过快,导致成形后期打击力不足,金属不能充满模具型腔;提出了增加预锻工序的改进闭式热精锻成形工艺,数值模拟结果显示改进工艺下的锻件充填饱满,未见锻造缺陷;试验结果与数值模拟结果吻合度较高。     

直齿轮冷精锻齿端分流参数优化设计

采用数值模拟对直齿轮冷精锻呆用浮动凹模,以及浮动凹模．齿端上下分流两种工艺进行了对比分析。试验结果表明,浮动凹模一齿端上下分流可有效地降低工怍载荷,为该方案进一步优化设计奠定了理论基础。结合正交实验设计方法和数值模拟技术,以上下分流腔高、宽4个模具设计的关键参数作为设计变量,以成形时所需工作载荷最小为优化目标,对浮动凹模一上下齿端分流腔工艺进行了参数优化。     

ZL50装载机螺旋锥齿轮断齿原因分析及优化

20CrMnTi合金渗碳钢作为ZL50装载机驱动桥螺旋锥齿轮的主要材料,通过考察螺旋锥齿轮的设计参数、产品技术要求、热处理工艺以及1000 h的满负荷试验,分析螺旋锥齿轮断齿原因和明确了齿轮断齿因素。结果表明:齿轮氧含量超标、心部硬度和有效硬化层深度偏低是螺旋锥齿轮断齿的主要因素;增大齿轮齿根圆角半径和轮齿压力角,可提高齿轮齿根弯曲强度;齿轮表面采用强力喷丸处理可增加齿轮表面的接触应力,从而进一步提高齿轮的使用寿命。     

基于局部应力应变法的弧齿锥齿轮锻造模具寿命预测

模具寿命是影响弧齿锥齿轮锻造成本的主要因素之一。采用弹塑性有限元模型,对弧齿锥齿轮热锻成形的模具应力分布进行了模拟仿真,基于局部应力应变法,从模具的预热温度、齿模齿顶的过渡圆弧半径以及锻造成形速度等工艺因素计算模具的应力应变分布,分析各工艺因素对模具寿命的影响规律。模拟结果表明,热锻成形的弧齿锥齿轮的模具失效形式,主要为齿模的齿顶和齿根处应力集中引起的断裂。对于齿模的齿顶位置来说,三种工艺参数的变化与齿模疲劳寿命成正比。对于齿模的齿根位置来说,工艺参数的变化与模具寿命成反比。提出的模具寿命预测方法为批量化生产中优化模具结构和预测模具寿命提供了技术参考。     

圆柱斜齿轮浮动凹模冷挤压成形仿真与实验研究

采用浮动凹模冷挤压成形工艺,对螺旋角不同的同一型号圆柱斜齿轮进行了数值模拟与实验研究。分析了成形过程中金属的流动特点、成形载荷,并与传统工艺进行了比较。通过不同螺旋角斜齿轮的对比,探索了影响脱模后锻件精度的因素。结果表明:对圆柱斜齿轮采用浮动凹模冷挤压成形可有效降低成形载荷,且在脱模过程中齿轮锻件沿着齿形螺旋方向做刚性旋转运动,脱模后锻件可保持较高精度。研究成果为圆柱斜齿轮精锻成形工艺的深入研究提供了参考。     

基于滚轧技术螺旋锥齿轮的加工方法研究

针对螺旋锥齿轮传统铣削加工材料利用率低、金属纤维流线被切断的缺点,开展滚轧近成形技术研究,提高其抗弯曲疲劳寿命,提升企业加工螺旋锥齿轮的效益。运用共轭曲面原理得到辊轮模型,基于等体原理得到轮坯模型,确立辊轮与坯料之间的运动关系。在DEFORM软件中进行数值模拟,计算成形载荷、最大表面积、所受扭矩、等效应变等物理量。对螺旋锥齿轮的滚轧过程做了试验研究,试验发现滚轧过程中容易出现突耳、折叠、齿形充不满等缺陷,试验表明滚轧近成形是可行的,但滚轧工艺有待改进。     

高齿弧齿锥齿轮的承载啮合仿真和动态性能试验

研究了高齿弧齿锥齿轮和普通弧齿锥齿轮的加载接触过程，对比了二者在载荷作用下的齿面载荷分布、齿面加载接触印痕和承载传动误差，计算了齿根弯曲应力。在台架试验台上测定了高齿弧齿锥齿轮和普通弧齿锥齿轮的噪声和振动量，实验证明高齿弧齿锥齿轮齿面载荷分布合理，弯曲应力较小，具有较低的噪声和较好的动态特性。     

The prediction of maximum forging load and effective stress for different material of bevel gear forging

The manufacture of gears by applying hot or cold bulk forming processes is a quite widespread production method due to its well-known basic advantages such as material and time cost reduction and the increased strength of the teeth. However, the associated process planning and tool design are more complicated. In the precision forging of gears, the workpiece volume, the die design, the power requirement and careful processing are more critical than traditional forging technology. For complete filling up, predicting the power requirement is an important feature of the near net-shape forging process. In this paper, a finite element analysis is utilized to investigate the material properties such as yielding stress, strength coefficient and strain hardening exponent effects on forming load and maximum effective stress. The adductive network was then applied to synthesize the data set obtained from the numerical simulation. The predicted results of the maximum forging load and maximum equivalent stress of bevel gear forging from the prediction model are consistent with the results obtained from FEM simulation quite well. After employing the prediction model one can provide valuable references in prediction of the maximum forging load and maximum equivalent stress of bevel gear forging under a suitable range of material parameters.     

DESIGN AND MANUFACTURE OF STRAIGHT BEVEL GEAR FOR PRECISION FORGING DIE BY DIRECT MILLING

In the manufacture of straight bevel gears, a precision forging method has been mainly used in recent years and the precision forging die has been usually manufactured using electric discharge machining. However, it is difficult to content the high productivity and low manufacturing cost using electric discharge machining because the gears are produced through a process of several steps. In this article, a design and manufacture of a straight bevel gear for a precision forging die by direct milling is developed in order to improve the productivity and manufacturing cost for the gear production. The tooth profile of a straight bevel gear generated by a quasi-complementary crown gear instead of a usual complementary crown gear is introduced. For this study, first the numerical coordinates on the tooth surface of the straight bevel gear were calculated and the tooth profiles were modeled using a 3D-CAD system. Afterward, the direct milling of the precision forging die of the straight bevel gear in the hardened state was carried out using a CNC milling machine based on a CAM process through the calculated numerical coordinates.     

精锻弧齿锥齿轮模具齿形的切削加工探究

阐述了采用刀倾法成形切削加工精锻弧齿锥齿轮模具齿形的方法和由齿轮参数反算模具齿形参数的原理。分析了锻造大轮的造型误差 ,提出了保证锻造大轮和小轮正常啮合的方法 ,并给出有关的计算公式。     

齿轮冷精锻工艺预锻模具齿形优化设计

在直齿圆柱齿轮两步成形冷精锻工艺中 ,预锻模具齿形设计对改善材料填充性能 ,降低成形载荷具有重要意义。本文采用正交试验法与数值模拟技术相结合的方法 ,来解决预锻模具型腔优化设计问题。选取了描述预锻模具几何形状的 3个参数作为影响因素 ,以预锻终锻总载荷值为指标 ,通过有限元模拟分析来获得虚拟试验结果 ,最终确定预锻模具型腔几何形状参数的最佳值 ,为提高齿轮精锻成形质量提供有效依据。     

双圆弧弧齿锥齿轮的精确建模及其弯曲强度的有限元分析

利用切齿啮合过程中得到的实际包络的双圆弧弧齿锥齿轮齿面方程,通过三维CAD软件绘制了双圆弧弧齿锥齿轮的实际加工齿面,进而通过此曲面得到了实际加工后的双圆弧弧齿锥齿轮轮齿的三维实体模型。利用CAD软件与有限元分析软件的接口,将所建立轮齿的实体模型导入有限元分析软件,对其进行网格划分。最后对得到的有限元模型施加三组载荷,进行了双圆弧弧齿锥齿轮齿根弯曲应力的有限元分析计算。     

螺旋锥齿轮精密模锻近净成形技术及制造工艺

采用先进近净成形技术的设计理念,探讨了螺旋锥齿轮齿面新的成形技术及其闭式、闭塞式精密热锻模具设计方法,并对汽车驱动桥螺旋锥齿轮采用精密模锻近净成形后的机械加工提出了一套新的工艺规程和加工方法.实践证明:该技术不仅可以提高锥齿轮的加工效率和材料利用率,而且还能提高锥齿轮的传动性能.     

螺旋锥齿轮磨齿温度场研究与应用分析

根据螺旋锥齿轮的数控磨削原理,采用热传导和矩形移动热源理论及有限元分析方法,建立了磨齿温度场有限元分析3D模型和磨齿瞬态温度场。对热和结构两个物理场进行耦合,仿真分析了磨齿瞬态热应力和热变形。实例和试验分析表明:磨齿瞬态最高温度远高于磨齿稳态温度,且位于磨削弧中心;其他各点的瞬态温度,随位置、时间以及其他影响因素的不同,呈现不同的变化规律。磨齿瞬态热应力、热变形与磨齿瞬态温度密切相关,同时还受结构、材料特性和磨削条件等因素的影响,磨齿瞬态最大热应力与热变形位于磨齿瞬态最高温度附近。在其他条件相同时,采用油基磨削液的瞬态最高温度、热应力与热变形均比采用水基磨削液时要大。     

对数螺旋锥齿轮齿面接触区的相关特性

介绍了对数螺旋锥齿轮轮齿接触检测的方法。在Y9550型锥齿轮滚动检查机上进行了对数螺旋锥齿轮样件齿面接触区的检测实验,通过实验获得了对数螺旋锥齿轮接触区的位置、形态和大小等结果,并将实验结果与格里森螺旋锥齿轮接触区进行了对比,得出了对数螺旋锥齿轮齿面接触区的相关特性。