本文關(guān)鍵詞：弱剛度件齒圈的熱力耦合仿真分析及其驗(yàn)證

  更多相關(guān)文章： 弱剛度結(jié)構(gòu)件 齒圈 熱力耦合 切削熱 加工變形

【摘要】：弱剛度結(jié)構(gòu)件整體形狀復(fù)雜，外形協(xié)調(diào)要求高，是典型的難加工結(jié)構(gòu)件。車(chē)輛高功率傳動(dòng)系統(tǒng)中典型結(jié)構(gòu)行星架、輪轂、齒圈等就是弱剛度結(jié)構(gòu)件，其剛度低，精度要求高，工藝性差。在切削力、切削熱、殘余應(yīng)力、夾緊力、機(jī)床振動(dòng)等多種因素影響下，易發(fā)生加工變形，且各個(gè)因素之間耦合作用、相互影響，，使得加工變形難以控制。本文從弱剛度結(jié)構(gòu)件齒圈的切削加工性能及其加工變形問(wèn)題入手，采用理論分析、數(shù)值計(jì)算、有限元模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法，通過(guò)對(duì)切削力和切削熱影響因素的理論分析和仿真研究，探索該零件在切削力和切削熱影響下加工變形規(guī)律。主要研究工作包括以下幾方面: 為得到齒圈Johnson-Cook本構(gòu)關(guān)系模型，針對(duì)齒圈材料20Cr2Ni4，做靜態(tài)和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，測(cè)定該材料的材料性能，研究其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，并確定Johnson-Cook模型參數(shù)，構(gòu)造該零件的本構(gòu)關(guān)系模型。 針對(duì)齒圈粗加工工序，研究刀具與切屑的接觸分離、熱量的產(chǎn)生與傳導(dǎo)、網(wǎng)格的劃分等仿真中關(guān)鍵問(wèn)題及關(guān)鍵技術(shù)。建立零件的熱力耦合模型，利用該模型對(duì)齒圈的切削加工進(jìn)行二維正交切削的有限元模擬，分析切削加工過(guò)程中切屑的形成過(guò)程，工件應(yīng)力、應(yīng)變、溫度場(chǎng)的分布規(guī)律，驗(yàn)證了切削過(guò)程產(chǎn)生的熱量大部分由切屑帶走的規(guī)律，并得出切削熱會(huì)影響工件應(yīng)力分布的結(jié)論。 在齒圈切削加工二維模擬的基礎(chǔ)上，建立齒圈熱力耦合三維仿真模型，仿真其三維加工過(guò)程，得到了齒圈在加工過(guò)程中切削力、切削溫度隨時(shí)間變化的規(guī)律。并基于金屬切削加工變形理論，分析研究齒圈在熱力耦合作用下的變形情況，得出齒圈變形趨勢(shì)。 最后，單獨(dú)研究切削熱。分析切削參數(shù)對(duì)切削熱的影響規(guī)律，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證仿真結(jié)果，證明仿真模型的可靠性。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)模擬考慮溫度場(chǎng)和不考慮溫度場(chǎng)兩種情況下齒圈的變形情況，得出切削熱將增大齒圈的變形，但溫度上升到一定范圍內(nèi)，對(duì)齒圈變形影響有限的結(jié)論。
【關(guān)鍵詞】：弱剛度結(jié)構(gòu)件 齒圈 熱力耦合 切削熱 加工變形
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG506
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究的背景及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題11-14
• 1.2.1 弱剛度結(jié)構(gòu)件加工變形研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 熱力耦合建模分析與應(yīng)用研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 本構(gòu)關(guān)系研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.4 現(xiàn)階段研究存在的主要問(wèn)題14
• 1.3 課題的主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 第2章 齒圈材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)及其本構(gòu)方程16-27
• 2.1 靜態(tài)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)17-18
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)方案17
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)過(guò)程17
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析17-18
• 2.2 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)18-24
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)方案18-19
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)過(guò)程19-20
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析20-24
• 2.3 本構(gòu)方程的構(gòu)建24-25
• 2.3.1 Johnson-Cook本構(gòu)關(guān)系模型24
• 2.3.2 本構(gòu)方程參數(shù)的確定24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-27
• 第3章 齒圈切削加工熱力耦合二維有限元仿真27-45
• 3.1 齒圈切削加工熱力耦合理論27-33
• 3.1.1 齒圈加工熱力耦合問(wèn)題27-29
• 3.1.2 齒圈加工過(guò)程切削力理論預(yù)測(cè)模型29-32
• 3.1.3 齒圈加工過(guò)程切削溫度理論預(yù)測(cè)模型32-33
• 3.2 齒圈切削加工有限元仿真前處理33-37
• 3.2.1 刀具與切屑的接觸34-35
• 3.2.2 刀具與切屑的分離35-36
• 3.2.3 網(wǎng)格的劃分36
• 3.2.4 切削熱的產(chǎn)生與傳導(dǎo)36-37
• 3.3 齒圈切削加工過(guò)程有限元仿真37-40
• 3.4 齒圈仿真結(jié)果與分析40-44
• 3.4.1 齒圈切屑成形分析40-41
• 3.4.2 齒圈應(yīng)力應(yīng)變分析41-42
• 3.4.3 齒圈切削溫度仿真結(jié)果分析42-43
• 3.4.4 切削熱對(duì)應(yīng)力分布的影響分析43-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第4章 齒圈加工變形熱力耦合三維有限元仿真45-54
• 4.1 金屬切削加工變形理論45-46
• 4.2 齒圈切削加工三維有限元仿真46-50
• 4.3 齒圈仿真結(jié)果與分析50-53
• 4.3.1 齒圈加工變形仿真結(jié)果及分析50-51
• 4.3.2 切削力仿真結(jié)果及分析51
• 4.3.3 切削熱仿真結(jié)果及分析51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第5章 切削熱對(duì)齒圈加工變形的仿真分析與實(shí)驗(yàn)54-61
• 5.1 切削參數(shù)對(duì)切削溫度的影響分析54-58
• 5.1.1 切削速度對(duì)切削溫度的影響54-55
• 5.1.2 進(jìn)給量對(duì)切削溫度的影響55-56
• 5.1.3 切削深度對(duì)切削溫度的影響56-58
• 5.2 切削熱對(duì)齒圈加工變形的影響分析58-60
• 5.2.1 不考慮溫度場(chǎng)時(shí)齒圈變形分析58
• 5.2.2 考慮溫度場(chǎng)時(shí)齒圈變形分析58-60
• 5.3 本章小結(jié)60-61
• 第6章 結(jié)論與展望61-63
• 6.1 結(jié)論61-62
• 6.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單67-68
• 致謝68

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 胡昌明,賀紅亮,胡時(shí)勝;45號(hào)鋼的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究[J];爆炸與沖擊;2003年02期

2 林木森;龐寶君;張偉;遲潤(rùn)強(qiáng);;5A06鋁合金的動(dòng)態(tài)本構(gòu)關(guān)系實(shí)驗(yàn)[J];爆炸與沖擊;2009年03期

3 李國(guó)和;王敏杰;;淬硬45鋼在高溫、高應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能及本構(gòu)關(guān)系[J];爆炸與沖擊;2010年04期

4 呂成;張立文;牟正君;裴繼斌;;TC4鈦合金鍛件鍛造過(guò)程三維熱力耦合有限元模擬[J];鍛壓技術(shù);2007年01期

5 張曉敏;彭向和;;熱力耦合問(wèn)題的本構(gòu)方程[J];重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年06期

6 趙威,何寧,李亮,武凱;航空薄壁件圓角的銑削加工試驗(yàn)研究[J];工具技術(shù);2005年03期

7 王素玉,艾興,趙軍,李作麗,孟輝;切削速度對(duì)工件表面殘余應(yīng)力的有限元模擬[J];工具技術(shù);2005年09期

8 王運(yùn)巧,梅中義,范玉青;航空薄壁弧形件加工變形的非線(xiàn)性有限元分析[J];航空制造技術(shù);2004年06期

9 王立濤,柯映林,黃志剛,許德,吳群;航空結(jié)構(gòu)件銑削殘余應(yīng)力分布規(guī)律的研究[J];航空學(xué)報(bào);2003年03期

10 梅中義,王運(yùn)巧,范玉青;飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形控制研究與仿真[J];航空學(xué)報(bào);2005年02期

本文編號(hào)：848751