注塑齿轮结构特征与收缩关系的研究

发布时间：2017-08-16 15:40

  本文关键词：注塑齿轮结构特征与收缩关系的研究

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【摘要】：随着塑料工业的不断发展,塑料制品广泛应用于工业和生活中。齿轮是常用的机械零件之一,塑料齿轮更是以质量轻、噪声低、耐腐蚀等优点得到越来越广泛的应用。注塑成型是塑料齿轮主要的加工方式,成型过程中的收缩变形严重影响齿轮的质量和使用寿命。目前对注塑齿轮的结构特征引起的收缩变形分析还不完善,本文主要针对成型收缩中的收缩不均问题,来研究注塑齿轮的结构特征与收缩之间的关系。通过对塑料齿轮的应用分析,选择小模数注塑齿轮为研究对象;通过对齿轮结构参数的分析,并根据其结构参数之间的固有关系,建立结构不同的齿轮模型；通过对适用于齿轮生产的高分子材料的分析,选定聚甲醛作为齿轮材料；通过对齿轮成型缺陷的分析,选择收缩不均引起的最大翘曲变形量为目标参数。对所有齿轮模型进行网格划分、建立冷却系统和浇注系统、设置工艺参数。用Moldflow模流软件对所有的齿轮模型进行翘曲分析,用Origin得出结构参数与目标参数的关系曲线,根据关系曲线确定函数类型；根据函数类型用MATLAB对数据进行拟合,得到齿轮的结构参数与目标参数之间的数学关系式；对运用所得公式计算出的结果与仿真数据进行误差比较,结果显示两组数据之间的差值很小,说明了拟合公式选择的合理性。本研究为齿轮的参数化设计提供基本的数学模型,为注塑齿轮的研究提供一定的指导。同时,也为具有相同结构特征的注塑件的研究提供一种新思路。
【关键词】：注塑齿轮 结构特征 收缩 翘曲变形 数学模型
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.41;TQ320.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 注塑成型收缩的国内外研究现状12-14
• 1.3 齿轮的参数化研究14-16
• 1.4 齿轮注塑成型的国内外研究现状16-19
• 1.4.1 注塑齿轮收缩的研究16
• 1.4.2 注塑齿轮模具设计的研究16-17
• 1.4.3 注塑齿轮工艺参数的研究17-18
• 1.4.4 注塑齿轮强度的研究18-19
• 1.5 课题的提出及研究的内容和意义19-23
• 第二章 注塑成型基础理论23-37
• 2.1 聚合物的流变性质和影响因素23-25
• 2.2 注射成型分析的数学模型25-30
• 2.2.1 注射成型分析的基本方程25-30
• 2.2.2 注射成型CAE分析中的基本方程30
• 2.3 成型收缩基本理论30-32
• 2.4 翘曲变形理论32-35
• 2.4.1 翘曲变形CAE数学模型32-34
• 2.4.2 Moldflow中的翘曲分析模型34-35
• 2.5 本章小结35-37
• 第三章 注塑齿轮模型的建立37-53
• 3.1 齿轮三维模型的建立37-50
• 3.1.1 齿轮结构参数的提取37-40
• 3.1.2 基于结构参数的片状齿轮建模40-41
• 3.1.3 基于结构参数的非片状齿轮建模41-50
• 3.2 齿轮的仿真建模50-52
• 3.3 本章小结52-53
• 第四章 注塑齿轮结构参数与收缩的关系53-77
• 4.1 材料及工艺参数的选定53-54
• 4.2 目标参数的确定54-56
• 4.3 片状齿轮的模数和齿数特征对目标参数的影响56-57
• 4.4 模数、齿数、齿宽和腹板等特征对目标参数的影响57-65
• 4.4.1 模数和齿数的交互作用对翘曲的影响57-58
• 4.4.2 模数和齿宽的交互作用对翘曲的影响58-61
• 4.4.3 模数和腹板厚度的交互作用对翘曲的影响61-62
• 4.4.4 齿数和齿宽的交互作用对翘曲的影响62-63
• 4.4.5 齿数和腹板厚度的交互作用对翘曲的影响63-64
• 4.4.6 齿宽和腹板厚度的交互作用对翘曲的影响64-65
• 4.5 键槽特征对翘曲的影响65-66
• 4.6 加强筋个数对目标参数的影响66-70
• 4.6.1 模数和加强筋数对翘曲的影响66-67
• 4.6.2 齿数和加强筋数对翘曲的影响67-68
• 4.6.3 齿宽和加强筋数对翘曲的影响68-69
• 4.6.4 腹板厚度和加强筋数对翘曲的影响69-70
• 4.7 倒圆大小对目标参数的影响70-75
• 4.7.1 腹板厚度为定值时倒圆大小的影响70-72
• 4.7.2 腹板厚度变化时倒圆大小的影响72-75
• 4.8 本章小结75-77
• 第五章 注塑齿轮参数化设计的数据拟合77-99
• 5.1 拟合方法的选择77-81
• 5.1.1 插值法77
• 5.1.2 最小二乘曲线拟合77-79
• 5.1.3 遗传算法79-80
• 5.1.4 切比雪夫法80-81
• 5.2 拟合工具的选择81-82
• 5.3 变量替换和坐标变换理论82-83
• 5.4 基于最小二乘法的数学模型构建83-97
• 5.4.1 片状齿轮模数和齿数特征的数学模型构建83-84
• 5.4.2 模数、齿数、齿宽和腹板等参数的数学模型构建84-91
• 5.4.3 加强筋特征的数学模型构建91-94
• 5.4.4 倒圆特征的数学模型构建94-97
• 5.5 数学模型的合理性验证97
• 5.6 本章小结97-99
• 第六章 结论与展望99-101
• 6.1 研究的主要工作99-100
• 6.2 主要结论100
• 6.3 研究的不足100-101
• 致谢101-103
• 参考文献103-109
• 附录A 攻读硕士阶段发表的论文109-111
• 附录B 拟合公式计算出的数据与仿真数据之间的误差111-113

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