基于数值模拟的螺旋锥齿轮滚轧成形工艺分析

为研究材料在螺旋锥齿轮滚轧成形过程中的流动规律,采用有限元分析法对螺旋锥齿轮滚轧成形过程中的坯料咬合、滚压分齿、连续滚轧成形及整形4个过程进行模拟分析。结果表明,滚轧成形过程中滚轧轮与目标齿轮需满足齿轮传动比运动关系;滚轧轮与坯料初始咬合量的大小对分齿过程有较大影响,最佳咬合量为1 mm左右;在滚轧过程中,材料沿滚轧轮表面流动,逐渐成形出目标齿轮;随着滚轧成形过程的进行,材料的变形加剧,所需成形载荷增大。     

基于SolidWorks的修形直齿锥齿轮设计系统

以直齿锥齿轮为研究对象,结合直齿锥齿轮修形理论,在集成开发环境Visual Studio 2008中,基于三维机械CAD软件SolidWorks 2010平台,运用C#语言和SolidWorks中的API程序接口,开发修形直齿锥齿轮CAD设计系统。该设计系统可完成锥齿轮的参数化建模、齿轮对的自动装配以及锥齿轮的快速修形,大大提高了直齿锥齿轮的建模效率和齿轮修形效率,还可为CAM、CAE以及运动仿真分析提供精确的齿轮及齿轮对模型。     

弧齿锥齿轮本体温度场及其敏感性分析

分析了弧齿锥齿轮啮合过程中轮齿的相对滑动速度和齿面摩擦因素以及摩擦热流的计算方法,建立了轮齿稳态本体温度场的有限元模型．通过具体实例,计算了弧齿锥齿轮稳态本体温度场分布,分析了本体温度场对转速、载荷和润滑油温度的敏感性．研究结果对改善弧齿锥齿轮的传动性能和润滑状况有一定的指导意义．     

直齿内齿轮精锻成形新工艺的三维数值模拟

为改善直齿内齿轮零件采用常规闭式镦挤成形时载荷大、型腔充满困难、模具磨损严重等情况，本文在分流锻造法的基础上，采用二次分流的方法，提出了直齿内齿轮的两段成形的精密锻造成形新工艺，即缩挤和镦挤相结合的成形工艺。并用有限元软件对直齿内齿轮的两段成形工艺进行数值模拟，分析、验证了该工艺的可行性。     

基于实测齿面的直齿锥齿轮有限元分析

由于受到加工误差及热处理变形的影响,直齿锥齿轮加工表面和理论设计的齿面是有一定的偏差。为了精确分析被加工齿面性能,在齿轮检测中心中测量得齿面点坐标值,根据实测点以齿面拟合数学理论为基础,通过曲面重构技术拟合齿轮数字化齿面,对数字化齿面采用映射网格构建技术建立精确的齿轮有限元网格模型,进行齿面有限元受力分析,得到加工后齿面静态力学性能,对分析评估实际齿轮齿面性能具有一定的实际意义。     

塑料斜齿轮与钢制蜗杆传动的热力分析

结合齿轮啮合原理,推导出塑料斜齿轮与钢制蜗杆传动副的啮合方程式.基于MSC.Patran/Nastran建立塑料斜齿轮和钢制蜗杆传动的本体温度场,并对啮合传动副进行有限元结构分析,得到此传动机构热平衡过程中载荷、本体温度和环境温度之间的内在联系.并通过赫兹接触理论验证了有限元分析的正确性.结果表明:在该传动过程中,热源从啮合齿面逐渐扩散到轮齿端面和非工作齿面上,热平衡时啮合齿面上轮齿中部靠近分度圆处温度最高,而轮齿端部温度最低.     

直齿圆柱齿轮三维本体温度场和热变形的研究

本文研究了直齿圆柱齿轮的本体温度场和热变形.同时对齿轮传动中双齿啮合区间两对齿之间的载荷分配问题和一对啮合齿面间的摩擦热流分配问题也进行了研究.文中实现了直齿圆柱齿轮三维本体温度场的有限元计算,探讨了齿宽、载荷、速度、端面散热系数等因素对三维温度场的影响.本文还就热变形问题进行了计算,为轮齿修形提供了依椐.计算结果表明,当载荷沿齿宽分布不均匀时,热变形有可能导致热弹性失稳.     

直齿锥齿轮齿面载荷及齿根应力分布的研究

导出了求解直齿锥齿轮齿面载荷分布的柔度矩阵方程,利用三维有限元及三维光弹实验,对模型齿轮的齿面载荷及齿根应力分布规律,进行了详细的分析。     

带毂直齿轮冷精锻新工艺及其数值模拟

根据带毂直齿轮的结构特点,采取4种具体措施解决其精密成形问题,提出一种带毂直齿轮精锻新工艺,以某具体带毂直齿轮零件为例,建立了其精锻成形过程的刚塑性有限元仿真模型,分析了其速度、应力与应变等场量信息,结合坐标网格实验探讨成形过程中金属的流动规律并进行成形载荷分析.结果表明:在较低载荷条件下,采用该带毂直齿轮精锻工艺能够获得齿形饱满的齿轮锻件;有限元模拟与工艺实验结果吻合较好,带毂直齿轮精锻工艺切实可行.     

基于刀具齿廓修形的弧齿锥齿轮齿面设计

为避免表面研磨弧齿锥齿轮在重载情况下发生边缘接触,改善齿面应力分布,用弧线刃刀具替换展成齿轮齿面的直线刃刀具.首先,基于刀具的几何结构建立新型刀具的数学模型,并建立了切削刃锥面;然后,基于非齐次坐标变换建立弧齿锥齿轮在数控机床上的加工方法并获得理想齿面;最后,以face-milled弧齿锥齿轮工作面为例,对基于直线刃刀具和新型弧线刃刀具加工所得的齿轮副进行几何齿接触分析(TCA)和有限元分析(FEA).研究结果表明,提出的刀具齿廓修形方法能够明显改善face-milled弧齿锥齿轮的啮合性能.     

从动螺旋伞齿轮精密锻造数值仿真

对从动螺旋伞齿轮的精密锻造过程进行三维刚塑性有限元模拟，获得了齿形充填饱满的模拟齿轮锻件及其变形过程，阐述了螺旋伞齿轮精密锻造成形阶段分类和齿形充填模式．铅试件实验从齿轮外形和成形力两方面验证有限元模拟的正确性．根据相似理论，预测出从动螺旋伞齿轮冷精锻成形力50州左右，解释了大截面的螺旋伞齿轮难以冷精锻的原因，提出了从动螺旋伞齿轮精密塑性成形的工艺方案．     

主动螺旋伞齿轮闭塞模锻物理模拟

根据金属流动趋势设计了主动螺旋伞齿轮的预制坯;开式模锻螺旋伞齿轮试验结果显示,模具结构复杂,所产锻件有飞边;采用闭塞模锻成形了螺旋伞齿轮铅试件,揭示了闭塞模锻主动螺旋伞齿轮成形过程,说明了用闭塞模锻工艺成形主动螺旋伞齿轮的可行性;通过铅试件网格试验,揭示出在闭塞模锻中金属内部质点的流动规律、金属流线分布趋势及纤维状况,说明了锻造齿轮内在质量高的原因;提出采用局部加热,以工件柄部代替大端冲头,设计大、小端双动冲头闭塞模锻模具的创意．研究结果表明,螺旋伞齿轮闭塞模锻铅试样物理模拟对该类零件精密成形工艺制定及模具设计具有重要指导意义．     

基于ANSYS的滚齿直齿圆锥齿轮弯曲应力有限元分析

在软件Catia中建立了滚齿直齿圆锥齿轮的精确模型,利用Catia与ANSYS之间的数据交换接口,将该模型导入ANSYS。采用有限元法对轮齿弯曲应力进行分析,其结果为滚齿直齿圆锥齿轮的设计提供了一定的理论依据。     

直齿圆锥齿轮齿根动应力有限元分析

基于有限元分析及瞬态响应特性分析理论,将ANSYS软件和Pro/Engineer软件相结合,利用数据表进行阶跃式施加动载荷,分析了直齿圆锥齿轮在计其轴向力在内的动态载荷作用下齿根复杂的应力状态。得出了特定工况下完全齿及部分齿的齿根等效弯曲动应力的分布区域和变化规律;将相对精确的有限元解与传统计算方法的解进行比较,得出了完全齿有限元解的精确性、传统计算方法的实用性及部分齿有限元解的不可靠性的结论。     

圆柱齿轮冷精锻数值模拟及其轮齿修形规律

建立了黑色金属直齿圆柱齿轮冷精锻的有限元模型.采用有限元数值模拟和试验研究相结合的方法对直齿圆柱齿轮冷精锻过程中轮齿尺寸的变化进行了研究,获得影响冷精锻轮齿精度的2个主要因素是:冷锻时模具弹性膨胀和齿轮出模后的弹性回复,其中模具弹性膨胀是影响齿形精度的最主要因素.在冷精锻时,模具齿形变化可视为径向膨胀,越靠近齿顶变形量越小,根据数值模拟轮齿修形结果,分别绘制出了冷精锻时模具膨胀和工件弹性回复后的齿形曲线.采用实际制造出的冷精锻模具,对45#钢进行了成批量的冷精锻,锻出的齿轮精度等级达到了GB/T10095 1-2001/7级,其试验结果与数值模拟吻合较好.     

齿轮闭式锻造新工艺方案的数值模拟研究

齿形充填不满和成形力过高是齿轮闭式锻造典型方案的缺陷。模具几何形状是影响金属塑性流动的主要因素之一,通过改变模具的几何形状可以改变金属的塑性流动。文章通过有限单元法,对3种设计方案进行了二维模拟计算,从数值模拟结果中获得了各方案的应变场和速度场的分布情况,并进行比较分析,得出一种合理可行方案,该方案的坯料沿径向流动速度分布较为均匀;最后,通过三维有限元模拟技术进一步对可行方案进行验证,发现齿轮充填饱满,成形效果较好。     

基于Pro/E的渐开线齿轮参数化设计系统的开发

介绍了在Pro/E环境下,运用圆柱坐标系创建渐开线圆柱齿轮齿廓,利用其开发工具参数(Parameters)结合关系式(Relations)功能来实现渐开线齿轮参数化造型的关键技术;并在研究了Pro/Toolkit特征建模编程原理的基础上,以VC++6.0作为编程语言,实现了利用友好的图形用户界面技术输入设计参数来控制三维实体模型的关键技术。该文以开发渐开线齿轮参数化设计系统(本系统涵盖了直齿、斜齿、蜗轮、蜗杆、锥齿)为实例,详细介绍了这一开发思路和其关键技术。     

高速列车运行速度对传动齿轮箱平衡温度的影响

针对中国南车集团开发的高速列车传动齿轮箱,建立了传动齿轮箱的传热模型,采用经验公式分析了转速对齿轮箱各种热功率损失的影响,并在验证热分析模型有效的基础上,计算分析了列车运行速度对齿轮箱平衡温度的影响.为列车提速后传动齿轮箱平衡温度的预测和可靠运行提供了理论基础.     

滚齿调整中挂轮比允差的计算

文中对加工斜齿轮、大质数齿轮、用无差动机构的机床加工斜齿轮以及加工直齿轮时，分齿挂轮等的有关挂轮比允差从理论上分别进行了严格推导，得出相应的计算公式．