弧齿锥齿轮齿面接触应力分析

弧齿锥齿轮工作时齿面接触应力的大小直接影响其使用寿命和安全。利用CATIA的逆向工程技术建立齿轮的三维模型,利用CATIA和ABAQUS的无缝连接接口,将齿轮的三维模型导入有限元软件ABAQUS中。在ABAQUS环境下,给定齿轮的材料和设定齿轮的工况对齿轮接触应力分析,得到齿轮最危险部位的应力应变。     

基于DEFORM有限元仿真的弧齿锥齿轮热处理过程残余应力与变形分析

基于传热学基本原理和热弹塑性理论,采用有限元方法,建立了弧齿锥齿轮热处理分析模型,利用DEFORM软件模拟了渗碳淬火工艺对轮齿残余应力分布和变形量的影响,得到了渗碳淬火过程中微观组织、齿面残余应力和轮齿变形随时间的变化规律,并研究了不同淬火温度对轮齿残余应力、变形及抗疲劳性能的影响规律。仿真结果表明,热处理后轮齿齿面形成压应力,芯部形成拉应力,随着淬火温度的升高,残余压应力增大,这有利于改善弧齿锥齿轮的疲劳特性和使用性能,同时轮齿齿面变形量的分析能够为后续的弧齿锥齿轮磨削加工工艺参数的确定提供一定的理论指导。     

螺旋锥齿轮热处理和磨削残余应力有限元分析

为了对螺旋锥齿轮加工过程中表面残余应力进行分析和控制,应用DEFORM和ABAQUS软件建立螺旋锥齿轮热处理和磨削仿真模型,研究热处理和磨削过程残余应力提取与叠加方法,分析磨削速度、磨削切深、进给速度对残余应力的影响规律。通过磨削加工试验,验证有限元仿真的可信性,为齿轮热处理和磨削工艺参数的确定提供理论指导。     

弧齿锥齿轮齿面接触应力分析

弧齿锥齿轮工作时齿面接触应力的大小直接影响其使用寿命和安全。本文运用自主开发的弧齿锥齿轮设计分析系统建立齿轮的轮齿网格模型,将模型数据变换后导入ANSYS软件中,经过装配和结构扩展进行轮齿的接触应力分析,得到了多齿对接触情况下,齿面等效接触应力的分布及其变化规律。     

干运行弧齿锥齿轮齿面温升分析

根据啮合与成型原理,建立了弧齿锥齿轮齿面方程。采用有限元方法对弧齿锥齿轮进行了加载接触分析,获得了弧齿锥齿轮齿面10个啮合点的接触正压力、相对滑动速度以及摩擦因数。应用传热学原理,在对摩擦热源与热传导参数分析基础上,建立了弧齿锥齿轮啮合非稳态温度场有限元模型,仿真分析了齿轮干运行齿面温度场分布及其随时间变化规律。结果表明,弧齿锥齿轮干运行初始阶段,随着啮合周期的增加,齿面温度急速上升,之后上升缓慢,在温度上升的同时还出现与啮合周期相对应的波动;啮合转速增大使温度急速上升的时间延长,同时转速的增加导致更显著的温度上升。     

弧齿锥齿轮硬齿面加工工艺

介绍了弧齿锥齿轮硬齿面加工工艺,在硬齿面精整加工中采用刮削加工代替磨齿工序,成本低、效率高。     

弧齿锥齿轮磨削表面烧伤建模仿真与实验验证

采用理论推导、数值仿真法和实验手段相结合的方法,首先以SG砂轮对20CrMnTi弧齿锥齿轮的成形磨削建立了温度场的有限元模型,选用了矩形分布热源的移动加载方法并用ANSYS软件进行了温度场的仿真分析,发现不同磨削参数对磨削温度场的影响规律,即随着径向进给量的增大,工件磨削区表面温度升高;砂轮速度越高,磨削温度升高;随着展成速度的增大,磨削温度呈现先减少后增加的趋势。然后观察弧齿锥齿轮大轮烧伤区的金相组织,检查齿部截面硬度梯度。发现当工件磨削表面出现轻微烧伤时,表面组织出现了屈氏体;当出现中度烧伤时,最外表面为二次淬火马氏体,下层为回火马氏体或索氏体;严重时,表面组织有索氏体。最后发现当齿轮发生轻微烧伤时,表面显微硬度明显低于磨削前的硬度,此时变质层深度大于0.2mm;严重烧伤时,表面发生了退火烧伤,表面显微硬度下降较多,变质层深度增大,且烧伤越严重,表面显微硬度下降越多。得出:当变质层深度大于0.2mm时,产生不同程度的磨削烧伤。     

弧齿锥齿轮与摆线齿锥齿轮统一数学模型及齿面比较

针对弧齿等高齿锥齿轮和摆线等高齿锥齿轮这两种齿制,构建了统一数学模型,并进行了齿面比较。首先对这两种齿制加工刀盘结构进行了分析,建立了统一的刀盘数学模型。其次,分析了这两种齿制的加工运动和加工过程,建立了统一的切齿加工数学模型。在求解出齿面的基础上,从齿线螺旋角及齿面拓扑形貌两个方面对弧齿等高齿锥齿轮和摆线等高齿锥齿轮的齿面几何进行了比较分析。为弧齿铣刀粗切摆线齿提供理论指导。     

裂纹对弧齿锥齿轮接触应力影响研究

为全面掌握裂纹对弧齿锥齿轮接触应力影响,用Pro/E软件建立了无裂纹和含裂纹弧齿锥齿轮完整的三维接触模型,并基于有限元分析软件Ansys对模型进行了仿真模拟与数值计算,分析了无裂纹和含裂纹两种运行状态下不同接触位置上的接触应力。仿真结果表明:裂纹使弧齿锥齿轮的最大接触应力变化更加剧烈。从而得出了可以根据最大接触应力的变化情况对弧齿锥齿轮结构损伤进行故障诊断的结论。     

弧齿锥齿轮齿面拓扑结构设计

随着高端装备对低噪声、高强度弧齿锥齿轮(包括渐缩齿弧齿锥齿轮和延伸外摆线等高齿锥齿轮)传动性能的要求日益提高,通过齿面拓扑结构设计提高弧齿锥齿轮啮合刚度及承载能力、减小振动噪声、降低安装误差敏感性是当前的一个研究热点。简要介绍弧齿锥齿轮齿面拓扑结构设计的发展状况,论述了最新的齿面设计基本原理,分析了各自特点,对高性能弧齿锥齿轮的齿面设计提供了可以借鉴的方法。     

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。     

螺旋锥齿轮齿面坐标的检测

螺旋锥齿轮加工时机床调整、试切、修正过程复杂,因此分析齿面曲面结构十分重要。本文利用Visual C 6．0及Madab 6．5编制出大轮齿面坐标的参数化检测程序,能够正确检验螺旋锥齿轮的齿面坐标,帮助加工人员快速地检测到螺旋锥齿轮的加工误差量,为螺旋锥齿轮的切齿调整提供准确的修正数据,为提高螺旋锥齿轮的加工质量提供了途径。     

弧齿锥齿轮齿面误差的分析与修正

建立SGM法加工的弧齿锥齿轮齿面模型,通过推导弧齿锥齿轮的理论齿面方程和误差齿面方程,比较两者之间的差异,分析研究弧齿锥齿轮加工参数误差对齿面误差的影响关系,并以此判断各项加工参数误差对齿面误差的影响程度,从而确定用于误差修正的参数个数,利用解析法求解得出对齿面误差影响较大的加工参数的调整修正值,达到修正弧齿锥齿轮齿面误差的目的。     

摩擦对滚-磨工艺齿轮齿根应力的影响

采用有限元法研究了齿面摩擦力对滚．磨工艺制造的、齿根部有沉切的齿轮齿根应力的影响。结果表明：摩擦对滚-磨工艺齿轮齿根应力的影响不容忽视,考虑摩擦时,齿根最大拉、压应力随摩擦因数的增大而增大,其中最大拉应力增加的幅度比最大压应力大,当摩擦因数从0增大到0．2时,齿根最大拉应力增加比率为19．08％,晟大压应力增加比率为3．16％;有沉切时齿面摩擦力对齿根弯曲应力的影响比没沉切时要大。     

磨齿表面残余应力研究进展

综述了国内外有关磨齿表面残余应力的研究进展,分析了磨削变质层残余应力的产生机理;可通过控制热处理工艺与磨削工艺,且后续可选择表面恢复与强化技术,使磨齿表面残余应力合理分布。     

机床调整误差对弧齿锥齿轮大轮齿面形状影响规律的研究

根据弧齿锥齿轮大轮齿面的数学模型分析了机床调整误差对弧齿锥齿轮齿面形状影响的规律,找到了齿面上受机床调整参数误差影响较大的点（简称齿面误差敏感点）和机床调整参数中对齿面形状影响较大的参数（简称误差敏感调整参数）,对补偿机床调整误差具有理论和实践价值.     

基于加工中心切齿的弧齿锥齿轮齿面修形技术研究

针对现有的弧齿锥齿轮的齿面修形技术局限于专用铣齿机的缺陷,提出了一种基于加工中心切齿的齿面修形方法。基于弧齿锥齿轮大轮成形法加工方式,利用共轭原理推导小轮齿面方程,在离散点上运用差曲面方程附加修形量,通过NURBS曲面啮合得到小轮的数字化齿面,并与大轮理论齿面进行TCA分析;在加工中心上完成了切齿实验,滚动检查实验显示齿面接触区与仿真结果基本一致,证明所提出的修形方法是可行的,为在加工中心上实现弧齿锥齿轮的切齿和啮合质量控制提供了基础。     

弧齿锥齿轮磨削表面粗糙度建模与试验验证

首先对磨削砂轮工作表面进行形貌分析,将砂轮磨粒突起高度视为随机分布,建立了用于弧齿锥齿轮大轮磨削的扩口杯砂轮的数学模型。然后根据弧齿锥齿轮在六轴五联动数控磨齿机上的磨削机理,对砂轮与弧齿锥齿轮的磨削运动关系进行深入分析,建立了坐标系并求得砂轮磨粒切削刃运动轨迹方程。再根据砂轮磨粒运动轨迹与齿面的干涉关系,得出弧齿锥齿轮磨削齿面形貌,进而建立了磨削齿面粗糙度的数学模型。最后通过Matlab软件编制M文件,对弧齿锥齿轮磨削齿面粗糙度进行实例数值计算,并与实测数据对比,结果表明粗糙度数学模型预断值与实测值相当一致。