本文關鍵詞：成形磨齒工藝參數(shù)對磨削溫度的影響規(guī)律及試驗研究

  更多相關文章： 成形磨齒 磨齒工藝參數(shù) 溫度場 熱應力場 有限元仿真 磨齒燒傷

【摘要】：成形法磨齒是一種被廣泛采用的硬齒面精加工方法。但在成形砂輪磨齒過程中,當磨削工況如磨齒工藝參數(shù)的選用不當時,磨削接觸區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的瞬時高溫很容易造成齒面熱損傷,嚴重時直接導致齒輪無法使用。為防止齒面發(fā)生磨削燒傷等問題,很有必要研究磨削齒面溫度和熱應力的實時變化情況。因此,論文中運用理論計算、有限單元法、計算機仿真和磨削實驗等方式對成形磨齒的溫度場和熱應力場進行了較為細致的研究。論文主要完成了以下工作:1.基于單顆磨粒的切削過程,分析了成形法磨齒原理以及磨削區(qū)熱量的產(chǎn)生和傳遞。根據(jù)移動熱源理論,探討了磨齒過程中四種熱源模型的應用場合。推導了濕磨工況時磨削液的對流換熱系數(shù)。對磨削區(qū)內(nèi)的熱量分配進行了理論分析,推導出成形磨齒工藝參數(shù)與磨削區(qū)熱量分配的計算公式。2.分析了磨齒溫度場的三類邊界條件。根據(jù)有限單元法,推導了齒面瞬態(tài)溫度場的有限元模型。利用軟件ANSYS12.0中的熱分析模塊和編制的APDL語言對成形磨削齒面進行了三維瞬態(tài)溫度場有限元仿真,獲得了干濕磨工況下的齒面溫度場分布狀況,并分析了兩種熱源模型對齒面溫度的影響。通過改變磨齒工藝參數(shù)(砂輪線速度、砂輪進給速度、磨削深度)分析了齒面溫度的變化規(guī)律。3.對磨削殘余應力進行了探討,分析了磨齒熱應力的產(chǎn)生原因和表現(xiàn)形式。利用ANSYS提供的間接法對齒面熱應力進行了三維熱-力耦合仿真,得到了熱應力的分布情況以及隨磨削時間的變化規(guī)律。4.使用數(shù)控成形磨齒機進行了磨齒燒傷實驗。按照部分不同的磨齒用量進行了直齒輪磨削加工,并利用掃描電子顯微鏡觀察了齒面磨削燒傷前后的形貌特征,間接驗證了溫度場仿真結果的合理性。通過對齒面磨削區(qū)熱量傳遞和分配的理論分析與計算,對齒面瞬態(tài)溫度場和熱應力場進行的有限元仿真,以及進行的磨齒燒傷實驗,最終獲得了磨齒過程中齒面溫度和熱應力的分布規(guī)律。這對預測齒面易發(fā)生磨削燒傷的區(qū)域以及合理選用磨齒工藝參數(shù)有重要的應用價值。
【關鍵詞】：成形磨齒 磨齒工藝參數(shù) 溫度場 熱應力場 有限元仿真 磨齒燒傷
【學位授予單位】：河南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG616
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景與意義9-10
• 1.2 磨削溫度場的研究現(xiàn)狀及進展10-13
• 1.2.1 磨削溫度場的理論解析10-11
• 1.2.2 計算機技術在磨削溫度場中的仿真應用11-13
• 1.3 磨削殘余應力的國內(nèi)外研究13-14
• 1.4 論文研究內(nèi)容與方法14-15
• 第2章 成形磨削齒面層溫度場理論分析15-29
• 2.1 磨削加工工藝概述15-16
• 2.1.1 磨削加工特征15
• 2.1.2 磨粒切削過程15-16
• 2.2 成形砂輪磨齒原理及磨齒余量16-17
• 2.3 磨齒熱量17-19
• 2.3.1 磨齒熱的產(chǎn)生與傳遞17-18
• 2.3.2 磨齒溫度的分類18-19
• 2.4 磨削區(qū)熱源模型分析19-23
• 2.4.1 矩形熱源模型和三角形熱源模型19-21
• 2.4.2 傾斜三角形熱源和拋物線熱源模型21-23
• 2.5 磨削弧內(nèi)磨削液對流換熱分析23-24
• 2.6 成形磨齒溫度場理論分析24-28
• 2.6.1 磨削區(qū)熱流量分配比24-26
• 2.6.2 成形磨齒工藝參數(shù)與磨削區(qū)熱量分配數(shù)學模型的建立26-28
• 2.7 本章小結28-29
• 第3章 成形法磨齒溫度場三維有限元仿真29-51
• 3.1 概述29-31
• 3.1.1 有限元法在磨削溫度場中的應用29-30
• 3.1.2 有限元法求解溫度場的過程30-31
• 3.2 齒面磨削溫度場的有限元數(shù)學模型31-34
• 3.2.1 溫度場熱量平衡方程31-32
• 3.2.2 齒面瞬態(tài)溫度場有限元模型的建立32-34
• 3.3 齒面溫度場三維有限元仿真34-41
• 3.3.1 齒輪參數(shù)和材料性質(zhì)34-35
• 3.3.2 磨齒溫度場仿真參數(shù)的設定35-36
• 3.3.3 磨齒溫度場的假設條件36-37
• 3.3.4 磨齒溫度場仿真過程37-41
• 3.4 磨齒溫度場模擬結果及分析41-47
• 3.4.1 齒面溫度場模擬結果41-43
• 3.4.2 齒面溫度場分析43-47
• 3.5 磨齒工藝參數(shù)對齒面溫度的影響47-49
• 3.6 本章小結49-51
• 第4章 成形磨齒熱應力有限元分析51-61
• 4.1 概述51
• 4.2 磨齒殘余應力產(chǎn)生因素51-53
• 4.3 齒面表層磨削熱應力的有限元求解模型53-54
• 4.4 磨齒熱應力耦合仿真前處理54-56
• 4.4.1 熱應力場的基本假設54-55
• 4.4.2 仿真前處理調(diào)整55-56
• 4.5 熱應力場仿真及分析56-60
• 4.5.1 磨齒熱應力場仿真結果56-58
• 4.5.2 齒面熱應力分析58-60
• 4.6 本章小結60-61
• 第5章 成形法磨齒燒傷實驗研究61-71
• 5.1 概述61
• 5.2 磨削燒傷61-62
• 5.3 齒輪試件與數(shù)控機床62-65
• 5.3.1 齒輪和砂輪的選用62-63
• 5.3.2 成形磨齒數(shù)控機床63-64
• 5.3.3 砂輪的修整64-65
• 5.4 磨齒加工及分析65-68
• 5.4.1 磨齒工藝參數(shù)65-66
• 5.4.2 齒面層燒傷分析66-68
• 5.5 齒面質(zhì)量觀察68-70
• 5.6 本章小結70-71
• 第6章 結論與展望71-73
• 6.1 結論71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻73-77
• 致謝77-78
• 攻讀學位期間的研究成果78

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 劉軍和,劉蔚;金剛石滾輪在砂輪修整中的應用[J];軸承;2003年12期

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4 明興祖;嚴宏志;熊顯文;鐘掘;;基于力熱耦合作用的磨齒殘余應力研究[J];中國機械工程;2008年09期

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本文編號：791849