弧齿锥齿轮冷锻过程的数值模拟研究

弧齿锥齿轮作为重要的传动件,其力学性能要求高.采用有限元软件DEFORM-3D对弧齿锥齿轮冷闭塞锻造过程进行了模拟,获得了弧齿锥齿轮的冷锻应力应变分布规律及成形载荷曲线,并且从理论上对锻件齿面的开裂区域进行了预测.研究结果对提高弧齿锥齿轮冷锻件的成形质量具有重要的指导意义.     

螺旋锥齿轮摆辗凹模的断裂失效

螺旋锥齿轮是差速器的核心部件,其精密模锻过程中存在角隙充填不满和成形力过大的问题。利用摆辗成形过程中金属周向流动容易的特性,可以克服这些困难。由于螺旋锥齿轮齿线长而弯曲,其摆辗成形过程中,模具经常断裂失效。本文建立了螺旋锥齿轮摆辗有限元模型,对其成形过程进行模拟;利用点跟踪的方法,对凹模齿根凸面和凹面的周向应力和径向应力进行研究;分析了凹模齿根应力和不均衡应力,得到外端凸面的应力值过大和外端不均衡应力过大是模具经常断裂失效的主要原因,提出了增加凹模齿形外端的强度是提高凹模寿命的有效方法。     

弧齿锥齿轮温锻成形模具温度分析

对弧齿锥齿轮温锻成形过程中齿模温度场进行了分析,研究了摩擦因子、坯料温度、成形速度对齿模温度场的影响规律.结果表明,在成形过程中,齿模型腔齿顶处温度最高,齿根处温度最低.随坯料温度的升高及摩擦因子的增大,模具表层温度升高,成形速度对模具温度影响显著.研究结果可为弧齿锥齿轮温锻成形的模具设计、工艺方案制订提供理论依据.     

弧齿锥齿轮冷挤压预制坯的优化设计

针对三轮摩托车倒挡机构从动锥齿轮的结构特点,设计了冷挤压件.借助塑性有限元软件,模拟了弧齿锥齿轮的分流挤压成形过程,研究了预制坯的形状、锥角及直径对成形力及成形质贫的影响.模拟结果表明,圆柱锥形预制坯最适合冷挤压成形,当坯料锥角比冷挤压件锥角小7.～12.时,成形力较小;而预制坯直径选择不当,将会造成齿形无法充满.工艺...     

计算机模拟辅助优化变速器螺旋伞齿轮精锻成形工艺

针对螺旋伞齿在精锻时齿形成形质量差、成形载荷过大等缺陷,以某汽车变速器螺旋伞齿轮为研究对象,对其进行成形工艺分析,并采用数值模拟的方法,以螺旋伞齿精锻时的最大成形载荷值、最大等效应力、最大等效应变为研究目标,分析了成形工艺参数对齿轮成形质量的影响,得到了最优的成形工艺参数:坯料初始温度选择为1 000℃、摩擦系数为0.3、摩擦压力机的成形速度选择为200 mm/s。最后通过工艺试验结果表明,试验结果与模拟结果相一致,优化后的螺旋伞齿齿形饱满,满足汽车变速器螺旋伞齿的使用要求。     

主动螺旋锥齿轮镦挤成形方案的对比研究

根据"积极摩擦"原理论证了双向镦挤成形主动螺旋锥齿轮的工艺优于其单向镦挤成形。通过对4种双向镦挤方案进行数值模拟研究,发现成形过程中齿型腔可顺利填充,所成齿形良好。变形过程可大致划分为自由变形、充满、角隅充填3个阶段。通过对不同方案中坯料端面摩擦力及数值模拟结果对比分析发现,采用无齿凸模镦挤成形主动螺旋锥齿轮的载荷低于有齿凸模镦挤成形,其中无齿凸模双向镦挤是最优的一种方案。无齿凸模在模具结构方面优于有齿凸模,对应的凹模也无需做成内齿形状,进一步简化了模具结构,同时,其等效应力在模具承受范围内,可望提高模具寿命。通过物理模拟试验对无齿凸模双向镦挤方案进行验证,得到了无飞边、齿形充填饱满、轮廓清晰、无折叠、无开裂等缺陷的铅质主动螺旋锥齿轮。     

从动螺旋锥齿轮双向对挤高效精密成形新工艺研究

根据从动螺旋锥齿轮形状特点和成形工艺要求,本文提出一种新成形工艺:双向对挤高效精密成形新工艺。对从动螺旋锥齿轮成形过程进行了数值模拟。结果表明,采用新工艺成形从动螺旋锥齿轮过程中齿型腔可以顺利填充,齿形良好。载荷-行程曲线变化正常,变形过程可大致划分为自由变形、充满、角隅充填3个阶段。与传统的单向闭塞模锻成形工艺对比,最大载荷值降低约23%。等效应力在模具承受范围内,无破坏现象出现,证明材料流动性较好、新工艺可行。研究结果可为从动螺旋锥齿轮成形提供参考。     

小锥角弧齿锥齿轮成形工艺分析及模具设计

对小锥角弧齿锥齿轮大端面挤压与小端面挤压成形工艺方案进行模拟分析,结果表明:小端挤压成形的工艺适合弧齿锥齿轮成形。设计了凹模旋转模具结构,并对其工作过程进行了分析。     

小锥角弧齿锥齿轮温锻成形与试验研究

小锥角弧齿锥齿轮啮合齿面为轴向侧旁曲面的螺旋形,造成精密成形困难,脱模过程需要锻件与模具的相对运动才能完成。对小锥角弧齿锥齿轮的成形过程进行模拟分析与试验研究表明,小锥角弧齿锥齿轮可以通过精密塑性成形的工艺进行生产;利用ADAMS软件对脱模过程进行分析表明,弧齿锥齿轮能顺利脱模,在开始阶段,脱模所需要的力最大。     

温锻小锥角弧齿锥齿轮脱模运动分析

利用ADAMS软件对小锥角弧齿锥齿轮脱模过程进行分析.结果表明,弧齿锥齿轮能顺利脱模,在开始阶段,脱模所需要的力最大.在其它参数不变的情况下,随着压力角的增大,脱模力减小;随着螺旋角的增大,脱模力增大;随着齿宽的增大,脱模力增大.     

主动螺旋伞齿轮双向镦挤精密成形试验

为实现主动螺旋伞齿轮精密成形,并克服现有工艺存在的轮齿角隅填充欠饱满、模具结构复杂、成形力大等不足,根据"积极摩擦"原理采用了一种双向镦挤闭塞模锻新工艺。以一种齿数为10的主动螺旋伞齿轮为研究对象,分析了成形工艺特点并创建了三维模型,利用Deform-3D对成形过程进行数值模拟,得到载荷-行程曲线,结果表明,变形过程可划分为自由变形、大变形、充满3个阶段。与单向镦挤对比,双向镦挤的大、小端载荷值分别降低了14%和30%;并对所获等效应力、等效应变等信息进行了分析,为模具设计优化提供了依据。通过物理模拟试验,得到了无飞边、齿形充填饱满、轮廓清晰、无折叠和开裂等缺陷的铅质主动螺旋伞齿轮。     

螺旋锥齿轮摆辗工艺研究

螺旋锥齿轮形状复杂,齿线长而弯曲,不易通过常规方法加工.摆辗作为一种新的塑性成形螺旋锥齿轮的方法,克服了精密模锻成形力过大的困难.基于有限元的方法,本文对螺旋锥齿轮摆辗成形过程进行研究,分析了成形各阶段的变形与载荷特性;针对摆辗最后阶段飞边面积较大、载荷过大的特点,提出了摆辗摆头改进的方法,减少了飞边面积,从而使得成形力减少了1/3;通过铅试件成形验证了摆辗螺旋锥齿轮成形过程,说明了摆辗螺旋锥齿轮是可行的.     

螺旋锥齿轮摆辗成形凹模电极的设计与制造

螺旋锥齿轮摆辗成形凹模通常采用电火花加工,用于电火花加工的电极对于模具型腔的制造精度具有重要影响.对螺旋锥齿轮与工具电极尺寸传递规律进行研究,并在此基础上设计凹模工具电极.最后对设计的电极齿形进行加工和检测,为齿轮摆辗成形凹模电极设计制造提供了科学依据.     

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.     

大重合度负传动弧齿锥齿轮的设计及承载性能分析

当前对于弧齿锥齿轮传动的振动、噪声的要求越来越高,迫切需要一种适宜于大重合度、平稳传动的弧齿锥齿轮设计方法。采用非零负变位设计可以提高弧齿锥齿轮的设计重合度,基于局部综合法进行大重合度加工参数设计,从几何设计与加工参数设计两个方面来提高弧齿锥齿轮的实际重合度,重合度的增加可以提高齿轮副的运转平稳性和承载能力。通过设计举例,将大重合度负变位设计与常规设计的结果进行对比:在相同的载荷下,新设计与常规设计的最大齿根弯曲应力相比,小轮减小40.5%,大轮减小27.5%,齿轮副的最大齿面接触应力减小3.2%。结果表明,采用所提出的设计方法使得小轮的齿根弯曲强度有了大幅度提高,齿轮副具有更高的寿命和可靠性。     

从动螺伞齿轮精锻工艺与试验

精锻方法成形螺伞齿轮与机加工齿轮相比具有力学性能好、寿命长、材料利用率高等优点.本文开发了一种采用“镦粗—预锻—冲孔—终锻”流程成形从动螺伞齿轮的热精锻工艺方案,针对该工艺方案设计了中心分流的闭式精锻模具,利用有限元分析软件Deform-3D进行工艺流程数值模拟,得出填充情况、成形载荷、齿廓纤维流向等重要信息.在1000 t离合器式螺旋压力机上试制出直径为165mm的螺伞齿轮锻件,验证了工艺方案的可行性及有限元模拟的正确性,为螺伞齿轮精锻成形批量生产提供了借鉴.     

Forging of helical gears: Upper bound analyses and experiments

In this paper, forging of helical gears has been investigated. The forging process of helical gears has been classified into two types of operations: guiding and clamping. The two types of forging of helical gears have been analyzed by using the upper-bound method. Kinematically admissible velocity fields have been developed in which an involute curve has been introduced to represent the tooth profile of the gear. Numerical calculations have been carried out to investigate the effects of various parameters such as module, number of teeth, helix angle and friction factors on the forging of helical gears. Some forging experiments were carried out with commercial aluminum alloy to show the validity of the analysis. Good agreements were found between the predicted values of the forging load and those obtained from the experimental results.     

螺旋伞齿轮从动轮毛坯锻造成形数值模拟

“热锻造+机加工”是螺旋伞齿轮制造的一种有效方式,热锻件质量的好坏决定了最终产品的性能.通过运用有限元分析软件Deform-3D对螺旋伞齿轮从动轮毛坯的热锻造过程进行数值模拟,研究了锻造过程中金属流动规律.结果显示,金属在阶梯处流动困难,导致锻件阶梯处的应力应变大,温度高.通过对模具参数进行改进,可以改善金属的流动情况...     

基于自助法的弧齿锥齿轮齿面修正

为了降低弧齿锥齿轮在批量加工制造中存在的齿面偏差,提出一种基于自助法的弧齿锥齿轮齿面修正方法。以同一批次小样本弧齿锥齿轮作为研究对象,在自助法统计齿面偏差检测数据的基础上,得到大量的齿面偏差数据;利用NURBS曲面拟合方法构建齿面的均值差曲面,将它作为实际加工齿面,建立齿面偏差的数字化预控补偿模型,对它进行优化求解,得到批量齿面数控加工的机床修正参数,然后不断调整机床加工参数,实现齿面的预控修正补偿;最后对修正前、后齿面偏差作对比分析。结果表明：小轮齿面偏差比修正前降低了76.66%,验证了自助法齿面修正理论的有效性,对指导弧齿锥齿轮批量齿面修正提供了理论依据。