隨著我國向裝備制造業(yè)強國邁進,高速鐵路、航空、自動化設備等裝備制造業(yè)高速發(fā)展,迫切需要提高齒輪等基礎零部件的工藝水平。齒輪是現(xiàn)代機械中應用最為廣泛的傳動零件,其傳動系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、功率大、運行平穩(wěn)等優(yōu)點。中國制造2025中明確提出全面推行綠色制造,開發(fā)清潔熱處理表面硬化技術(shù),提高制造業(yè)資源利用率。相對于齒輪滲碳淬火工藝,齒輪感應淬火工藝綠色環(huán)保,易于實現(xiàn)自動化,而且具有高疲勞強度、高耐磨性和畸變小的優(yōu)點。本文針對傘齒輪雙頻感應淬火過程進行了如下的研究工作:(1)在有限元軟件ANSYS中建立了傘齒輪三維有限元模型,選用分段雙頻感應加熱的方法,采用APDL語言實現(xiàn)了雙頻電磁-熱耦合分析。并針對傘齒輪的結(jié)構(gòu)特點,根據(jù)齒輪感應線圈設計原則,設計出用于傘齒輪雙頻感應加熱工藝探究的“繞齒”形感應線圈,并進行了參數(shù)優(yōu)化。(2)對單頻感應加熱與雙頻感應加熱進行分析與對比,并對傘齒輪雙頻感應加熱工藝進行探究,分析中、高頻電流切換次數(shù)和電流密度比等參數(shù)對雙頻感應加熱過程的影響。(3)利用DEFORM軟件對傘齒輪淬火冷卻過程進行組織模擬,對傘齒輪表層組織分布情況進行了量化分析。(4)利用實驗室中、高頻感應器搭建雙頻感應加熱實驗平臺,進行傘齒輪雙頻感應加熱實驗,并檢測記錄齒廓與齒寬方向外表面4點的溫升情況。將實驗數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)進行對比,并進行誤差分析,驗證有限元模擬的正確性。
【學位單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TH132.41;TG156.3
【部分圖文】：

化溫度的單元的組織設定為奧氏體組織。 20o、齒寬 40mm 的大模數(shù)標準漸開線傘熱淬火分析。因為傘齒輪模型較復雜，用方便，為了簡化建模過程，本文采用。ANSYS 軟件可以與很多三維建模軟件通RKS 軟件中建立傘齒輪三維幾何模型，然ANSYS 軟件中。為了節(jié)約計算時間，只選取兩個輪齒進行傘齒輪模型如圖 3-2 所示，其軸孔中心線與輪模型的實體圖。

可以將網(wǎng)格劃分的粗糙些。本文主要是場變化及分布進行分析，因此傘齒輪的熱影響雙頻感應加熱過程數(shù)值模擬過程后，需要對傘電流密度等的分布情況進行分析，為了提高模傘齒輪表層網(wǎng)格進行細化處理。OLIDWORKS 軟件中導入到 ANSYS 軟件中的傘格模型。從圖 3-5 可以看出，傘齒輪的輪齒部位規(guī)則，是通過掃掠的方式劃分生成，而齒基體應加熱計算，所以劃分的網(wǎng)格較為粗大，這樣值計算時出現(xiàn)不收斂的現(xiàn)象，應該避免相鄰的將傘齒輪模型的齒廓表面到齒輪基體網(wǎng)格尺寸輪的網(wǎng)格模型整體圖。

圖 3-5 傘齒輪網(wǎng)格模型 圖 3-6 整體網(wǎng)格模型3.2.4 物理環(huán)境的創(chuàng)建生成物理環(huán)境文件需要對分析類型、載荷和邊界條件等進行定義，感應加熱過程是電磁場和溫度場之間的耦合，所以需要為電磁諧波分析和熱分析生成相應的物理環(huán)境文件。本文采用順序耦合物理文件法來實現(xiàn)感應加熱數(shù)值模擬過程中的電磁-熱耦合。由于本文進行的雙頻感應加熱過程的模擬，需要采用 ANSYS 參數(shù)化語言分別對中頻感應加熱過程和高頻感應加熱過程進行物理文件設定。3.2.4.1 電磁分析物理環(huán)境在 ANSYS 軟件中進行感應加熱過程中的電磁場分析時，其求解類型為固定頻率的諧波分析。電磁場分析時，空氣模型外邊界存在兩種邊界條件：磁力線平行邊界和垂直邊界。因為本文的三維數(shù)值模型存在對稱邊界條件，還需要滿足垂直邊界條

【參考文獻】

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本文編號：2811587