本文關(guān)鍵詞：齒輪高速干式滾切過程有限元仿真實(shí)驗(yàn)及分析

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【摘要】：傳統(tǒng)的齒輪滾切加工工藝依賴切削液的冷卻和潤(rùn)滑作用,而切削液的使用不僅會(huì)對(duì)加工車間和生態(tài)環(huán)境造成污染,而且其使用和廢液處理會(huì)產(chǎn)生高額費(fèi)用,已經(jīng)不符合現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。齒輪高速干式滾切工藝完全消除了切削液的使用,是一種綠色高效的齒輪制造工藝,但齒輪高速干式滾切機(jī)床的開發(fā)面臨機(jī)床振動(dòng)、切削區(qū)散熱、機(jī)床熱變形等一系列亟待解決的技術(shù)問題。研究不同滾切參數(shù)和不同滾切環(huán)境下的滾齒切屑成型、切削力變化、切削應(yīng)力分布、溫度場(chǎng)分布等規(guī)律對(duì)建立齒輪高速干式滾切基礎(chǔ)理論及滾切工藝參數(shù)優(yōu)化具有重要意義。論文在國(guó)家“863計(jì)劃”課題項(xiàng)目的支撐下,基于有限元方法對(duì)齒輪高速干式滾切過程進(jìn)行仿真分析,以此開展的具體研究工作如下:首先,對(duì)齒輪滾切過程仿真模型進(jìn)行了優(yōu)化,使其更適合進(jìn)行三維滾切仿真模擬并滿足實(shí)際運(yùn)算條件;基于Mathematics建立齒輪滾切過程的刀齒切削刃運(yùn)動(dòng)軌跡,結(jié)合展成原理在CAD軟件中得到滾切任意時(shí)刻的齒輪齒槽三維實(shí)體模型和滾刀刀齒模型;并基于DEFORM3D有限元仿真軟件建立起一套可以實(shí)現(xiàn)不同參數(shù)和不同滾切環(huán)境下的齒輪滾切過程仿真的基礎(chǔ)模型和實(shí)驗(yàn)方法。其次,實(shí)現(xiàn)了對(duì)齒輪高速干式滾切材料去除過程的數(shù)值仿真分析;對(duì)比分析切屑的未變形幾何模型、三維仿真模型和實(shí)際車間加工模型,獲得了齒輪高速干式滾切切屑變形規(guī)律,并通過實(shí)驗(yàn)加工結(jié)果從側(cè)面驗(yàn)證了仿真結(jié)果的可靠性;根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)刀齒崩刃現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析。再次,研究了齒輪高速干式滾切過程中影響切削力產(chǎn)生的因素,得到了滾切過程切削力的變化規(guī)律;對(duì)比不同滾切參數(shù)條件下的切削應(yīng)力,掌握了影響切削應(yīng)力變化的主要因素,并分析了切削力和切削應(yīng)力之間的相互作用與關(guān)系;研究了滾齒切削區(qū)和滾刀刀齒的溫度場(chǎng)分布情況,明確了切屑大載熱特性和刀具涂層低傳熱耐高溫等特性是高速干式滾切能夠?qū)崿F(xiàn)的重要條件;并通過齒輪高速干式滾切溫度場(chǎng)熱成像實(shí)驗(yàn)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證;高速干式滾切溫度場(chǎng)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果為齒輪高速干式滾切機(jī)床熱變形誤差控制技術(shù)研究提供了重要支持。最后,對(duì)不同滾切工藝參數(shù)條件下的滾切過程進(jìn)行仿真對(duì)比分析,確定了不同參數(shù)對(duì)齒輪高速干式滾切性能的影響關(guān)系,并基于有限元仿真技術(shù)建立了一種齒輪高速干式滾切工藝參數(shù)優(yōu)化方法。
【關(guān)鍵詞】：齒輪高速干式滾切 三維滾切模型 有限元仿真 基礎(chǔ)理論 工藝參數(shù)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG612
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 論文的選題背景8-11
• 1.1.1 高速干式切削技術(shù)8-9
• 1.1.2 齒輪高速干式滾切技術(shù)9-10
• 1.1.3 齒輪高速干式滾切有限元仿真技術(shù)10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 齒輪高速干式滾切國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11
• 1.2.2 切削有限元仿真技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 本文研究的目的意義及項(xiàng)目來源14
• 1.3.1 論文研究的目的與意義14
• 1.3.2 本文的項(xiàng)目來源14
• 1.4 論文研究?jī)?nèi)容安排14-16
• 2 齒輪高速干式滾切仿真理論基礎(chǔ)16-24
• 2.1 高速干式滾切有限元控制方程16-17
• 2.2 齒輪材料流動(dòng)應(yīng)力模型17-20
• 2.3 金屬材料分離準(zhǔn)則20-21
• 2.4 刀齒-切屑摩擦特性模型21-23
• 2.5 高速切削加工熱傳導(dǎo)方程23
• 2.6 本章小結(jié)23-24
• 3 齒輪高速干式滾切過程仿真模型及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)24-40
• 3.1 DEFORM3D及仿真分析過程24-26
• 3.2 齒輪高速干式滾切仿真基礎(chǔ)模型的建立26-33
• 3.2.1 齒輪滾切仿真分析模型優(yōu)化26-29
• 3.2.2 滾刀單齒建模29-30
• 3.2.3 多刃斷續(xù)切削特征齒槽建模30-33
• 3.3 滾切過程仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)33-38
• 3.3.1 齒輪與滾刀的基本參數(shù)33-34
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)34-38
• 3.3.3 齒輪及滾刀材料性能參數(shù)38
• 3.4 本章小結(jié)38-40
• 4 仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析40-76
• 4.1 高速干切滾齒切屑變形仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析40-46
• 4.1.1 高速干切滾齒切屑變形仿真結(jié)果分析40-41
• 4.1.2 高速干切滾齒切屑變形實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析41-44
• 4.1.3 高速干切滾齒滾刀刀齒崩刃仿真結(jié)果分析44-46
• 4.2 切削力及切削應(yīng)力分析46-54
• 4.2.1 滾齒切削力仿真結(jié)果分析46-49
• 4.2.2 滾齒切削應(yīng)力仿真結(jié)果分析49-54
• 4.3 滾切溫度場(chǎng)仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析54-64
• 4.3.1 滾切溫度場(chǎng)仿真結(jié)果分析54-61
• 4.3.2 高速干切滾齒機(jī)床溫度場(chǎng)熱成像實(shí)驗(yàn)61-64
• 4.4 影響齒輪高速干式滾切性能的參數(shù)分析64-74
• 4.4.1 不同材料的齒輪高速干式滾切實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析64-67
• 4.4.2 不同滾切速度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析67-71
• 4.4.3 不同進(jìn)給量的齒輪高速干式滾切結(jié)果分析71-74
• 4.4.4 齒輪高速干式滾切加工工藝參數(shù)優(yōu)化74
• 4.5 本章小結(jié)74-76
• 5 結(jié)論與展望76-78
• 致謝78-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 附錄84
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表或錄用的論文目錄84
• B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目84
• C. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間所獲獎(jiǎng)勵(lì)84

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本文編號(hào)：978431