12CrNi3斜齿轮渗碳淬火工艺有限元仿真关键技术研究

为探讨斜齿轮渗碳淬火热处理工艺有限元仿真过程中的关键技术问题,基于材料性能模拟软件以及热处理仿真软件,以12CrNi3钢斜齿轮为研究对象,通过JMatPro软件建立了12CrNi3钢的材料性能数据库,获取了不同含碳量状态下12CrNi3钢的相变动力学参数及材料热物性参数,并结合实际斜齿轮的热处理工艺,应用DEFORM-HT软件模拟了斜齿轮的渗碳淬火热处理工艺过程,仿真结果显示了斜齿轮经渗碳淬火热处理工艺后,其齿根、齿顶和齿面表面含碳量分布信息及由表面到芯部的含碳量分布情况,同时仿真结果表明,热处理过程会使斜齿轮发生轻微变形并且使材料金相组织成分发生改变,通过改变仿真工艺参数可以实现对斜齿轮热处理工艺的优化,并为后续的斜齿轮磨削加工工艺参数的确定提供良好的理论指导。     

Y10T输出齿轮轴的感应淬火

齿轮在传递动力及改变速度的运动过程中,啮齿面之间既有滚动,又有滑动,而且齿轮根部还受到脉动或交变弯曲应力的作用。因此,齿面和齿根表面处需要一定强度和硬度,以防止齿轮在不同应力作用下失效。而对齿轮进行表面感应淬火,可以使得齿顶耐磨性及齿根抗弯曲疲劳强度都得到提高。     

浅谈高速重载齿轮修形技术

通过分析高速重载齿轮在传动过程中的弹性变形,必须对大、小齿轮齿顶进行修缘或对小齿轮齿顶、齿根进行修正。通过分析在离心力作用下齿轮轮体膨胀的情况,提出必须对齿轮采用基圆直径修正。通过分析大小齿轮温度差以及齿轮轮体不均匀温度分布的情况,提出对齿轮必须进行齿向线性修正。     

大模数齿轮采用中频埋油淬火的几点体会

前言我厂生产的电机车牵引从动齿轮,材料为42CrMo,模数12,齿顶圆直径868毫米,齿宽为140毫米,单重311公斤,热处理技术要求:齿面、齿根及齿根圆角部分淬硬层均为2—4毫米,硕度 HRC52—57,为达到上述技术要求,我们从1975年采用中频埋油淬火工艺,经过八年多的应用,对埋油淬火工艺有如下体会。     

压力淬火对弧齿锥齿轮齿形影响仿真研究

针对压力淬火的外模压力对弧齿锥齿轮齿形精度影响,以齿面变形为研究对象,采用UG对弧齿锥齿轮进行建模,运用有限元分析软件DEFORM对压力淬火过程进行仿真;依据现有热处理工艺,在仿真计算求得最佳油温基础上,研究了不同压强参数对齿形变化的影响。仿真计算考虑相变和潜热影响,分析了热处理过程中热应力、组织应力和外加载荷之间的相互作用,结果显示:外模压力较小时,轮齿中部在组织应力作用下向上隆起;外模压力增大到一定数值时,隆起得到有效抑制;压力继续增大,端面齿顶开始下沉。     

渗碳淬火工艺齿轮内部残余应力状态有限元仿真研究

当齿轮渗碳淬火处理后,在轮齿表面和距离齿面一定距离的内部会形成残余应力。本文采用有限元方法对齿轮渗碳淬火过程进行了模拟仿真,展现了淬火试件的温度场的变化和残余应力场的最后形成。研究成果反映了齿轮淬火后在其表面形成了较稳定的残余压应力层,仿真结果与实际淬火热处理定性趋势上基本吻合。为齿轮设计阶段考虑残余应力的作用提供了技术参考和基础保障。     

基于圆柱齿轮齿顶修形的弧线齿面齿轮齿面设计研究

面齿轮是一种由渐开线圆柱齿轮与近似锥齿轮相互啮合的一种新的齿轮传动形式.弧线齿面齿轮是以渐开线弧线齿圆柱齿轮为假想刀具包络展成的面齿轮.推导了面齿轮工作齿面方程,并对圆柱齿轮齿顶进行圆角化修形设计;推导了截面圆角方程、圆角曲面方程以及修形后的弧线齿面齿轮过渡曲面方程,并通过Matlab对两种齿顶形式的圆柱齿轮建立数学模型,得知齿顶圆角包络产生的面齿轮要比齿顶尖角包络产生的面齿轮在内径齿根部的齿厚更大.研究结果表明,对刀具齿顶进行圆角化不仅可以避免面齿轮与圆柱齿轮边缘接触导致面齿轮齿面磨损,还可以增大面齿轮内径齿根处的厚度,该种面齿轮修形方式也为其他齿形面齿轮提供了理论依据.     

大顶隙长齿齿轮高弯曲承载能力关键技术研究

顶隙系数、齿高系数等齿形参数是影响齿根过渡曲线形状的重要因素,而不同过渡曲线对应齿根弯曲承载能力不同。为了取得高弯曲承载能力,延长齿轮的使用寿命,从齿轮根部过渡曲线的刀具加工设计入手,分别考虑齿条型双圆弧刀顶、单圆弧刀顶,建立齿轮过渡曲线数学模型,确定齿根局部应力折截面计算模型,探究两种过渡曲线下高弯曲承载能力齿轮的齿高系数及顶隙系数最优变化范围,进而分析齿高系数、顶隙系数对齿根弯曲承载能力的影响,并用有限元对理论分析进行验证。研究表明:在特定的过渡曲线模型下选取合理的齿高系数及顶隙系数,齿根弯曲承载能力有较大提高,这为高弯曲强度齿轮设计提供理论依据。     

少齿数非对称齿轮参数对温度场影响分析

温度场分布对齿轮齿面胶合失效具有重要影响,进而对齿轮传动的可靠性及寿命具有重要影响。基于少齿数非对称齿轮副啮合齿面间产生的摩擦热,运用齿轮空间啮合理论、传热学和有限元方法,分析摩擦热流量及其影响参数沿啮合线的分布情况,建立齿数非对称齿轮的温度场热平衡温度方程,创建齿轮副的有限元模型。通过运用ANSYS参数化设计语言APDL依次对单元节点的摩擦热流量进行加载,得到精确的少齿数非对称齿轮温度场的分析结果。可知:齿顶附近和齿根附近时齿轮温度分布的两个峰值位置;分析齿轮几何参数和工况参数变化对温度场的影响,增加变位系数,齿顶滑动速度增加,导致齿轮的温度上升;为齿轮的优化设计和润滑改进提供可靠依据。     

非标齿轮高齿根弯曲强度协同设计方法研究

针对非标齿轮设计参数协同关系展开研究,基于齿轮啮合原理,建立非标齿轮过渡圆角半径与齿轮压力角关系方程式,分别研究非标齿轮压力角、过渡圆角半径以及齿顶高系数对齿根弯曲应力的作用机理,获得非标齿轮压力角、刀具过渡圆角半径及齿顶高系数对承载能力的影响关系,提出高齿根弯曲强度非标齿轮参数协调关系曲线及协同设计方法,并通过仿真分析验证了理论研究的正确性,为要求高齿根弯曲强度的非标齿轮设计参数选取提供指导。     

一种齿根过渡曲线的求解方法

齿轮齿根过渡曲线是精确校核齿根弯曲强度和计算齿轮体积的重要计算依据,但是目前常用一个过渡圆弧近似的估算齿根过渡曲线,这就导致在用齿根过渡曲线做相关计算时引起较大的误差。通过分析范成法加工齿轮过程,建立了齿根过渡曲线的成形机理和数学模型,结合反转法和坐标变换推导出齿根过渡曲线的数学方程。把计算出的齿根过渡曲线与目前常用估算的齿根过渡曲线进行比较后,发现推导出的齿根过渡曲线与实际加工出的齿根过渡曲线相吻合,估算的齿根过渡曲线较多的去除了齿轮齿根部位的金属,与实际加工出来的齿根过渡曲线存在差异。     

刀具齿廓形状的设计对齿根过渡曲线的影响

本文详细介绍了机械加工中常见的几种齿根过渡曲线,为了提高齿根弯曲强度根据建立的各种刀具刀顶圆角半径方程通过实例进行了几种过渡曲线的比较。最后通过齿轮刀具(齿轮型刀具和齿条型刀具)齿廓参数和齿条刀具齿廓参数推导出齿根过渡曲线方程,便于在有限元中建立准确的过渡曲线。     

20Cr1Mo1VTiB钢的连续冷却转变行为

采用热膨胀仪测定20Cr1Mo1VTiB钢在不同淬火温度(950～1100℃)下的贝氏体转变点和较佳淬火温度下的连续冷却相变点,结合组织观察和硬度测试绘制连续冷却转变曲线;利用经验公式建立相变点和相转变量与冷却速率的关系,并计算相变激活能.结果表明:随着淬火温度升高,试验钢中贝氏体转变温度降低,较佳淬火温度为1050℃...     

内花键双联齿轮的优化设计

对某铁路大型养路机械车轴齿轮箱用带内花键双联齿轮的材料选用、结构形式设计和渗碳淬火热处理工艺进行了研究和对比分析。通过优化设计,使设计和制作工艺更加简单、合理,通过预处理、渗碳温度、碳势、淬火温度及预热等热处理工艺因素对17CrNiMo6钢畸变的影响进行分析,较好地控制了热处理畸变,提高了齿轮精度,满足了设计和使用要求。     

基于Pro/E的舰用人字齿轮轴精确建模

在Pro/Engineer Wildfire 5.0中文版环境中通过输入齿轮渐开线方程和齿根过渡曲线方程的方法生成渐开线和齿根过渡曲线,保证了舰用人字齿轮轴三维模型的精确性;人字齿轮轴的精确模型可以更好地为后续的齿轮加工、齿轮机构的仿真和有限元分析奠定良好的基础。     

圆柱齿轮淬火过程温度场的计算机模拟

应用有限元分析软件ANSYS模拟了材料为20CrMnTi复杂结构圆柱内齿轮淬火冷却过程的温度场,得到了温度场随时间的分布关系;在模拟中考虑了热物性参数和表面换热系数的非线性和相变,模拟结果与实际过程相符合,为进一步精确计算淬火过程中的热应力和残余应力打下了基础.     

锥齿轮弯曲强度有限元分析精确模型的研究

研究了实现渐开线直齿锥齿轮的精确建模方法.从原理出发,利用渐开线方程生成了轮齿的精确齿形.在系统探讨了轮缘厚度、有效周向齿数、加载位置、重舍度、接触位置载荷分布、齿根过渡曲线等因素对齿根应力影响的基础上,建立了计算齿根弯曲强度的精确有限元模型;并用柔度矩阵法确定接触线上载荷分布,进行了齿根应力分析.计算结果与根据ISO算法得出的结论相吻合,证明了模型的正确性.     

Logix齿轮的齿根过渡曲线

Logix齿轮是依据全新的齿形理论所提出的一种新型齿轮。在比较几种常用的齿根过渡曲线以后,针对Logix齿轮的特点,基于啮合理论推导其齿根过渡曲线的坐标方程,为Logix齿轮的设计和加工提供理论依据。     

弧面凸轮工作廓面高频淬火工艺的研究

通过对弧面凸轮工作环境和状态的研究,分析国内外目前弧面凸轮常用热处理方法优缺点,提出采用高频感应加热淬火的方法对弧面凸轮进行淬火加热.并在研究弧面凸轮加工方法、加工原理及高频淬火工艺的基础上,结合对孤面凸轮运动规律曲线、位移方程及感应加热原理的分析,利用三维制图软件Pro/E绘出弧面凸轮与感应线圈的位置关系及弧面凸轮从动件运动曲线,提出通过控制感应线圈模拟凸轮从动件的运动轨迹,达到对弧面凸轮工作廓面淬火的目的.     

分阶式双渐开线齿轮

提出了一种新型渐开线齿轮。这种齿轮的齿形由两级渐开线和一段连接它们的过渡曲线组成,形成阶梯形,作者将它称为“分段式双渐开线齿轮”。由于该齿轮的齿根厚度比普通渐开线齿轮的齿根厚,并且节点附近不相接触,因此,其轮齿弯曲强度和接触强度都提高。此外,这种齿轮的工艺性比圆弧齿轮好。报告了有关该齿轮的原理、制造及台架试验的一些主要结果。