發(fā)布時間：2020-07-10 18:26

【摘要】：齒輪軸向滾軋作為一種新型齒輪成形方法,既能克服切削加工存在的材料利用率低、輪齒疲勞壽命低等缺陷,又能避免擠壓、鍛造存在的脫模困難、模具壽命低等問題,能夠滿足齒輪高效、精密的生產(chǎn)要求。但國內(nèi)外針對齒輪軸向滾軋的研究較少,材料流動機理尚不清楚,工藝參數(shù)選取缺乏科學依據(jù),離工業(yè)化應用差距較大。為解決上述問題,本文基于滑移線場理論,對滾軋過程中塑變區(qū)材料流動規(guī)律進行了研究。利用有限元法深入探究工藝參數(shù)對材料流動的影響,并通過齒輪軸向滾軋實驗對模擬結(jié)果進行驗證。主要內(nèi)容包括:(1)對成形過程中齒坯受力進行分析,用圖解法建立塑性變形區(qū)的滑移線場。并根據(jù)滑移線場的速度場理論,對齒坯不同部位材料的流動趨勢進行預測,得到不同成形階段下齒坯塑變區(qū)內(nèi)的材料流動狀態(tài)。(2)基于有限元對齒坯材料流動過程進行數(shù)值模擬,針對有限元軟件難以定義工件旋轉(zhuǎn)的問題,提出了以軋輪公轉(zhuǎn)代替齒坯自轉(zhuǎn)的運動學等效模型,并通過坐標變換法驗證其正確性。(3)通過分析各階段中齒坯應變、節(jié)點流速等參數(shù)變化規(guī)律,得到成形輪齒特點。以齒坯應變、材料流速、有效齒高、突耳體積等指標為參照,基于控制變量法分析軸向進給速度、軋輪轉(zhuǎn)速、軋輪與坯料間的摩擦系數(shù)對材料流動的影響規(guī)律。(4)利用自行搭建的齒輪滾軋實驗平臺對材料流動規(guī)律進行驗證。為了清晰地展現(xiàn)材料流動過程,采用“網(wǎng)格法”追蹤齒坯材料運動軌跡,并將變形后網(wǎng)格與有限元結(jié)果進行對比。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG61
【圖文】：

1.2.3 齒輪徑向滾軋工藝齒輪徑向滾軋成形是一種將鍛造工藝與軋制成形相結(jié)合的加工工藝，成形原理如圖1.1所示，軋輪以恒定的進給速度徑向擠壓齒坯，并與齒坯以滿足展成運動的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，齒坯材料發(fā)生塑性變形流入軋輪輪齒間隙形成輪齒[9]。目前齒輪徑向滾軋的主要研究方向為：材料流動規(guī)律的研究、工藝方案的設計、缺陷成形機理的研究等。圖 1.1 齒輪徑向滾軋原理圖Fig. 1.1 Schematic diagram of gear rolling process with radical infeed

法[41-42]，原理如圖1.2所示。與徑向滾軋不同，齒輪軸向滾軋中軋輪切入端設有錐角且與齒坯的徑向位置恒定，軋輪勻速轉(zhuǎn)動的同時沿軸向進給。這種進給方式可保證傳動比恒定，軋輪與齒坯形成精確地展成運動，成形輪齒的漸開線齒廓精度較高。圖 1.2 齒輪軸向滾軋原理圖Fig. 1. 2 Schematic diagram of gear rolling process with axial infeed齒輪軸向滾軋工藝根據(jù)軋輪個數(shù)的不同可分為單軋輪滾軋、雙軋輪滾軋和三軋輪滾軋，如圖1.3所示。圖1.3（a）為單軋輪滾軋，齒坯安裝在芯軸上，為使齒坯受力均勻，不致偏心，通常在芯軸另一側(cè)設有光輥。圖1.3（b）為雙軋輪軋制，對稱放置的兩個軋輪能保證固定心軸受力平衡

Fig. 1. 2 Schematic diagram of gear rolling process with axial infeed齒輪軸向滾軋工藝根據(jù)軋輪個數(shù)的不同可分為單軋輪滾軋、雙軋輪滾軋和三軋輪滾軋，如圖1.3所示。圖1.3（a）為單軋輪滾軋，齒坯安裝在芯軸上，為使齒坯受力均勻，不致偏心，通常在芯軸另一側(cè)設有光輥。圖1.3（b）為雙軋輪軋制，對稱放置的兩個軋輪能保證固定心軸受力平衡，滾軋過程平穩(wěn)，但對齒坯初始相位要求較高。圖1.3（c）為三軋輪滾軋，該滾軋過程穩(wěn)定性更高，但滾軋設備較復雜，適用于空心螺紋、花鍵類零件的加工[43]。為保證成形穩(wěn)定性的同時簡化滾軋過程，本課題選用雙軋輪軸向滾軋作為研究對象。（a） （b） （c）圖 1.3 不同滾軋方式示意圖Fig. 1.3 Schematic diagram of different gear rolling

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本文編號：2749288