本文關(guān)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

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【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(dāng)磨削工況如磨齒工藝參數(shù)的選用不當(dāng)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(yán)重時直接導(dǎo)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(yīng)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(jī)仿真和磨削實驗等方式對成形磨齒的溫度場和熱應(yīng)力場進(jìn)行了較為細(xì)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(yīng)用場合。推導(dǎo)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(jìn)行了理論分析,推導(dǎo)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(dǎo)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(jìn)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(jìn)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(yīng)力進(jìn)行了探討,分析了磨齒熱應(yīng)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(yīng)力進(jìn)行了三維熱-力耦合仿真,得到了熱應(yīng)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(jī)進(jìn)行了磨齒燒傷實驗。按照部分不同的磨齒用量進(jìn)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(jié)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(yīng)力場進(jìn)行的有限元仿真,以及進(jìn)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(yīng)力的分布規(guī)律。這對預(yù)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(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：成形磨齒 磨齒工藝參數(shù) 溫度場 熱應(yīng)力場 有限元仿真 磨齒燒傷
【學(xué)位授予單位】：河南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(jìn)展10-13
• 1.2.1 磨削溫度場的理論解析10-11
• 1.2.2 計算機(jī)技術(shù)在磨削溫度場中的仿真應(yīng)用11-13
• 1.3 磨削殘余應(yīng)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(xué)模型的建立26-28
• 2.7 本章小結(jié)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(yīng)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(xué)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(shè)定35-36
• 3.3.3 磨齒溫度場的假設(shè)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(jié)果及分析41-47
• 3.4.1 齒面溫度場模擬結(jié)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(jié)49-51
• 第4章 成形磨齒熱應(yīng)力有限元分析51-61
• 4.1 概述51
• 4.2 磨齒殘余應(yīng)力產(chǎn)生因素51-53
• 4.3 齒面表層磨削熱應(yīng)力的有限元求解模型53-54
• 4.4 磨齒熱應(yīng)力耦合仿真前處理54-56
• 4.4.1 熱應(yīng)力場的基本假設(shè)54-55
• 4.4.2 仿真前處理調(diào)整55-56
• 4.5 熱應(yīng)力場仿真及分析56-60
• 4.5.1 磨齒熱應(yīng)力場仿真結(jié)果56-58
• 4.5.2 齒面熱應(yīng)力分析58-60
• 4.6 本章小結(jié)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(jī)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(jī)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(jié)70-71
• 第6章 結(jié)論與展望71-73
• 6.1 結(jié)論71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果78

【參考文獻(xiàn)】

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(yīng)用[J];軸承;2003年12期

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4 明興祖;嚴(yán)宏志;熊顯文;鐘掘;;基于力熱耦合作用的磨齒殘余應(yīng)力研究[J];中國機(jī)械工程;2008年09期

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本文編號：791849