【摘要】：與一般錐齒輪比較,螺旋錐齒輪具備嚙合性能更加優(yōu)良、承載能力更高、傳動效率更高等特有的優(yōu)勢。相比切削加工方法,精密塑性成形不僅材料利用率高、生產率高,并且具有連續(xù)分布的纖維組織,使得輪齒耐疲勞和耐磨性能更高。雖然已經有諸多研究者對螺旋錐齒輪精密成形進行了研究,但仍然存在成形力大、模具結構復雜、角隅填充欠飽滿等缺陷。本文在借鑒“(齒形凸模)雙向鐓擠精密成形直齒圓柱齒輪”及“螺旋錐齒輪閉塞擠壓”研究成果的基礎上,以一種齒數為10、中點法向模數為3.338、中點螺旋角為50°的主動螺旋錐齒輪為研究對象,提出了一種無齒凸模雙向鐓擠精密成形新工藝。本文分析了主動螺旋錐齒輪鐓擠成形工藝的特點及其在不同的鐓擠成形方案中,預制坯料側表面、端面所受摩擦力的不同。利用有限元模擬分析軟件Deform-3D分別對帶軸及無軸主動螺旋錐齒輪的單、雙向鐓擠成形過程進行了數值模擬研究,對成形力、載荷-行程曲線、等效應力、等效應變等信息進行了分析。結果表明,新工藝的成形過程能夠劃分為自由變形、充滿、角隅充填3個階段。對帶軸主動螺旋錐齒輪來說,與單向鐓擠比較,雙向鐓擠過程中載荷最高值降低了14%以上,等效應力在模具承受范圍內,沒有產生應力集中現象,材料流動性較好,無破壞現象;對無軸主動螺旋錐齒輪來說,無齒凸模雙向鐓擠在載荷方面明顯較小。金屬流動更加順暢,齒型腔凹模更容易被充滿。同時,無齒凸模及其對應的凹模結構簡單、容易制造。為了驗證數值模擬的可靠性,以純鉛為預制坯料進行了物理模擬實驗。預制坯料的設計加工的關鍵是要保證圓臺上、下兩端圓柱高度一致。實驗過程的關鍵是對凸模的運動量要進行精確的刻度標記,保證上、下凸模行程一致。通過多次物理實驗,得到了齒廓清晰、充填飽滿的無飛邊鉛質主動螺旋錐齒輪。本研究的不足之處是需要專門的制坯工序,對如何實現雙向鐓擠及鍛件脫模考慮不夠深入,未能完成生產用模具的整體結構設計。本研究對主動螺旋錐齒輪精密成形技術進行了一次探索,研究結果對主動螺旋錐齒輪高效、節(jié)能、節(jié)材的近凈成形技術研究具有一定參考意義。
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG61
【圖文】：

針對主動螺旋錐齒輪的成形研究探索。輪精密成形主要基于：（1）解決當下齒輪表面精度；（2）設計合理、可靠的生產模]這兩點展開研究。關文獻，對主動螺旋錐齒輪不同的成形途夠大致劃分為以下兩大類。特點如圖 2.1 所示。開式模鍛成形過程中會形成優(yōu)點是開放的模腔能夠放松成形過程中對屬更好地充滿模腔，缺點是飛邊作為工藝

（a） （b） （c）圖 2.2 開式模鍛金屬流動過程[10]（a）自由變形階段；（b）模腔充滿階段；（c）角隅充填階段Fig. 2.2 Metal flow process of open-die forging[10](a) Free deformation stage; (b) Cavity full stage; (c) Corner filling stage（1）自由變形階段：這一階段壓下量為 H1，成形力為P1。坯料屬于整體受力、整體變形階段，在坯料內部近似存在一個分流面。分流面以內的坯料金屬流向凸臺區(qū)域，分流面以外的坯料金屬流向法蘭區(qū)域。（2）模腔充滿階段：這一階段壓下量為 H2，成形力為 P2。此階段下模腔已經差不多完全被充滿，然而上凸臺角隅區(qū)域還沒有充滿，金屬開始流向飛邊槽區(qū)域。隨著橋部金屬逐漸變薄，坯料金屬流入飛邊的摩擦阻力越來越大，迫使坯料金屬流向凸臺角隅區(qū)域。（3）角隅充填階段：這一階段上模壓下量為 H3，成形力為 P3。模腔已經完全被坯料金屬充滿，但上、下模還沒有完全閉合，多余的金屬會被擠壓流入飛邊槽，成形力迅速上升。

圖 2.3 開式模鍛成形力-行程曲線[11]Fig. 2.3 Load-Stock curve of open-die forging[11]充填過程的分析鍛成形，無論是鐓粗方式成形還是擠壓方式成形，模腔兩端部角隅區(qū)域。坯料金屬在端部角隅區(qū)域的應力應變 A 點，受軸向壓應力σ3作用，金屬沿切向和徑向伸長充填至角隅區(qū)域[12]。隨著坯料金屬與模具側表面的接觸料所受側表面的徑向壓應力（軸向摩擦力）σ1的逐步增大，σ3的絕對值需要繼續(xù)增大，即要讓兩端角隅區(qū)域被完全作用更大的成形力。

【參考文獻】

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1 鄧效忠;鄧靜;謝君軍;聶少武;;汽車驅動橋曲齒錐齒輪制造技術現狀及發(fā)展趨勢[J];機械傳動;2015年06期

2 張遜;;螺旋傘齒輪精鍛工藝及發(fā)展趨勢的研究[J];湖南農機;2014年09期

3 孫紅星;劉百宣;王偉欽;劉華;趙升噸;;直齒圓柱齒輪雙向擠鐓均勻成形工藝研究[J];熱加工工藝;2013年17期

4 王建華;陳拂曉;鄧效忠;王建偉;郭俊卿;;準雙曲面齒輪主動輪精鍛的數值模擬[J];鍛壓技術;2011年05期

5 王建華;陳拂曉;鄧效忠;高振山;郭俊卿;;準雙曲面齒輪制造技術[J];鍛壓技術;2011年04期

6 何旺枝;羅善明;王建;趙軍;;弧齒錐齒輪溫鍛成形工藝參數分析[J];機械傳動;2010年06期

7 皇濤;陳拂曉;郭俊卿;鄭建設;;螺旋傘齒輪精鍛工藝研究現狀與發(fā)展趨勢[J];熱加工工藝;2009年13期

8 羅善明;方媛;;弧齒錐齒輪精鍛成形工藝的數值模擬[J];中國機械工程;2009年04期

9 張曉光;黃愷;;螺旋錐齒輪參數與其鍛件脫�？尚行灾P系[J];遼寧工學院學報;2007年05期

10 王建金;閆洪;陶學純;胡紅衛(wèi);金革成;;直齒圓錐齒輪精鍛成形工藝數值模擬研究[J];鍛壓技術;2007年04期

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1 張寶紅;高性能直齒圓柱齒輪開放成形研究[D];中北大學;2005年

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1 孟存瑞;螺旋傘齒輪鑄鍛復合成形工藝的組織與性能控制研究[D];吉林大學;2016年

2 彭聰;弧齒錐齒輪精鍛成形數值模擬[D];武漢科技大學;2016年

3 宋宇超;汽車后橋螺旋傘齒輪鑄鍛復合成形工藝的數值模擬研究[D];吉林大學;2016年

4 符輝;直齒圓柱內齒輪精密成形初步研究[D];南昌大學;2015年

5 楊曉蕾;螺旋傘齒輪精鍛成形工藝優(yōu)化及其有限元分析[D];長春理工大學;2014年

6 易俊;齒輪傳動效率的研究[D];長安大學;2013年

7 王建華;準雙曲面齒輪主動輪精鍛數值模擬研究[D];河南科技大學;2012年

8 何旺枝;弧齒錐齒輪精鍛模具設計及有限元分析[D];湖南科技大學;2010年

9 方媛;弧齒錐齒輪精鍛成形工藝及其數值模擬[D];湖南科技大學;2009年

10 何常青;轎車直齒圓錐齒輪冷精鍛工藝研究[D];華中科技大學;2005年

本文編號：2785979