直齿圆柱齿轮滚轧成形实验装置设计与开发

发布时间：2017-10-31 04:15

  本文关键词：直齿圆柱齿轮滚轧成形实验装置设计与开发

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【摘要】：齿轮是应用范围最广的机械传动零件。随着齿轮需求量的增大及对成形齿轮的精度和综合力学性能要求的日益提高,高精高效生产齿轮是发展的必然趋势。结合轧制成形的工艺特点与精密锻造的成形优势,提出了采用滚轧工艺成形直齿圆柱齿轮的新方法,该方法不仅具有原材料消耗少、投入成本低、生产效率高、成形精度高等优点,而且成形齿轮的硬度、接触及弯曲疲劳强度、抗冲击强度、耐磨性等都得到提高,有效解决了锻造或挤压成形齿轮时的齿形型腔充料不足、成形压力过大、脱模困难等问题。目前,对齿轮滚轧成形工艺的研究基本上都处于理论分析或实验研究阶段,而针对直齿圆柱齿轮滚轧成形装置及设备的开发研究却很少,本文将对直齿圆柱齿轮滚轧成形实验装置进行设计开发。本文根据齿轮滚轧成形工艺的原理,分析给出了实验装置的基本结构及其运动方式,依据绘制的实验装置结构原理图,对装置的布局进行了设计优化,确定了实验装置的总体布局方案。通过对比逐步进给滚轧与连续进给滚轧确定滚轧工序,借助DEFORM-3D软件建立齿轮滚轧模型,对齿轮滚轧成形过程进行了有限元数值模拟分析,获得了整个滚轧成形过程所需的滚轧力及滚轧力矩,用以指导齿轮滚轧成形实验装置的设计,据此设计了齿轮滚轧成形装置的零部件结构,并对其进行强度校核,根据实验装置的功率、扭矩、转速等要求,选配伺服电机、减速器及PLC等,完成零部件的加工制造与实验装置的总装配,针对齿轮滚轧过程出现的问题,不断完善改进实验装置。为验证滚轧成形齿轮工艺的可行性及数值模拟分析结果的准确性和可靠性,借助设计开发的实验装置进行了滚轧成形实验,对所开发的齿轮滚轧成形实验装置进行测试。针对不同初始进给咬入量对滚压轮与坯料之间打滑现象的影响进行了实验研究,验证实验装置的运行精度,对实验过程进行了误差分析,分析了存在的问题并给出改进措施。
【关键词】：直齿圆柱齿轮 滚轧成形工艺 实验装置 设计制造
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG61;TG306
【目录】：

• 摘要11-12
• ABSRTACT12-14
• 第一章 绪论14-24
• 1.1 齿轮成形工艺14-16
• 1.2 齿轮滚轧成形工艺16-20
• 1.2.1 齿轮滚轧成形工艺简介16-18
• 1.2.2 滚轧成形设备研究现状18-20
• 1.3 课题的提出20-24
• 1.3.1 选题意义20-21
• 1.3.2 研究内容21-22
• 1.3.3 研究方法及可行性分析22-24
• 第二章 齿轮滚轧成形实验装置设计24-32
• 2.1 实验装置结构原理分析24-25
• 2.2 齿轮滚轧运动控制25-28
• 2.2.1 轴向的旋转运动25-26
• 2.2.2 径向的进给运动26-28
• 2.3 实验装置总体布局设计28-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 齿轮滚轧成形实验装置力能参数确定32-52
• 3.1 目标齿轮与滚压轮的选取32-38
• 3.1.1 目标齿轮的选取32-35
• 3.1.2 滚压轮的选取35-36
• 3.1.3 目标齿轮初始坯料尺寸的确定36-38
• 3.2 滚轧工艺过程的确定38-41
• 3.2.1 齿轮滚轧成形的分度38-40
• 3.2.2 滚轧工序的确定40-41
• 3.3 直齿圆柱齿轮滚轧成形数值模拟41-50
• 3.3.1 齿轮滚轧模型的建立41-43
• 3.3.2 初始定值进给咬入阶段43-44
• 3.3.3 旋转分齿阶段44-46
• 3.3.4 连续进给旋转滚齿阶段46-47
• 3.3.5 滚轧力与滚轧力矩的确定47-50
• 3.4 本章小结50-52
• 第四章 齿轮滚轧装置零部件设计及制造52-78
• 4.1 轴的设计52-61
• 4.1.1 轴的强度计算与结构设计52-56
• 4.1.2 轴的弹性变形分析56-61
• 4.2 轴承的选择与强度校核61-63
• 4.2.1 轴承类型的选择61-62
• 4.2.2 轴承型号的确定及强度校核62-63
• 4.3 电机的选取63-65
• 4.3.1 步进电机与伺服电机的对比63-64
• 4.3.2 伺服电机的选型64-65
• 4.4 减速器的选取65-66
• 4.5 联轴器的选择66-68
• 4.5.1 联轴器类型的确定67
• 4.5.2 减速器与齿轮轴之间联轴器的选择67-68
• 4.6 PLC的选择68-69
• 4.7 其他主要零部件的结构设计69-71
• 4.7.1 进给丝杠69-70
• 4.7.2 轴承底座70
• 4.7.3 减速器法兰座70-71
• 4.8 零部件加工及实验装置装配与改进71-76
• 4.8.1 零部件加工与热处理71-72
• 4.8.2 实验装置总装配72-74
• 4.8.3 实验装置问题与改进74-76
• 4.9 本章小结76-78
• 第五章 齿轮滚轧成形实验装置测试78-88
• 5.1 实验目的78-79
• 5.2 实验装置测试方案79-82
• 5.2.1 先铅后铝79-80
• 5.2.2 先未封闭后封闭80-81
• 5.2.3 先单滚压轮后双滚压轮81-82
• 5.3 实验装置精度测试82-85
• 5.4 装置评估与改进85-86
• 5.5 本章小结86-88
• 第六章 结论与展望88-90
• 6.1 结论88-89
• 6.2 展望89-90
• 参考文献90-93
• 致谢93-94
• 学位论文评阅及答辩情况表94

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本文编号：1120734