直齿非圆锥齿轮热锻成形规律与精度控制方法研究

发布时间：2022-04-28 23:37

　　直齿锥齿轮是动力传递的关键基础零件,根据其传递动能的特点可以分为定速比的直齿圆锥齿轮和变速比的直齿非圆锥齿轮。由于直齿圆锥齿轮传递动能的效率高、可靠性高、稳定性强,已经广泛用于制造装备、运载装备、武器装备等众多工业领域。然而,随着近年来我国重大装备的精密化和集成化发展,对关键基础零件的功能和性能要求日益严苛,定速比的直齿圆锥齿轮已经很难满足重大装备发展的需求。直齿非圆锥齿轮属于变速比传动机构,能够执行许多直齿圆锥齿轮难以执行的特殊传动模式,因此非常适合用于具有特种性能需求的传动装置。例如将其应用于高越野性能的汽车限滑差速器中能够代替复杂的差速锁实现限滑功能;应用于齿轮流量泵中可以实现变流量传输;应用于高速重载精密分动器中可以将连续运动转换为分段运动输出等。为了满足我国机械装备高速发展的迫切需求,必然要求加快推进直齿非圆锥齿轮的应用与推广。然而,由于国外实行了严格的技术封锁,导致我国直齿非圆锥齿轮的设计和制造技术发展受到了严重的限制,制约了我国直齿非圆锥齿轮的应用和推广,阻碍了我国高端装备和关键零部件技术的发展。本课题针对现有直齿非圆锥齿轮设计方法存在的求解过程复杂和通用性差等缺点,提出... 

【文章页数】：175 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 课题研究现状
        1.2.1 齿轮设计方法研究现状
        1.2.2 齿轮塑性成形工艺与成形规律研究现状
        1.2.3 齿轮塑性成形精度控制方法研究现状
    1.3 课题来源、目的和意义
        1.3.1 课题来源
        1.3.2 课题目的和意义
    1.4 本文主要研究内容
第2章 直齿非圆锥齿轮精确设计方法
    2.1 引言
    2.2 直齿非圆锥齿轮节锥面设计方法
    2.3 直齿非圆锥齿轮法向等距面设计方法
    2.4 直齿非圆锥齿轮齿廓设计方法
        2.4.1 基于平面产形轮的齿廓设计方法
        2.4.2 基于圆锥产形轮的齿廓设计方法
    2.5 直齿非圆锥齿轮齿廓界限点判定方法
    2.6 设计实例与啮合传动验证试验
    2.7 本章小节
第3章 直齿非圆锥齿轮热锻工艺与成形规律
    3.1 引言
    3.2 直齿非圆锥齿轮热锻工艺设计
        3.2.1 直齿非圆锥齿轮热锻工艺路线
        3.2.2 直齿非圆锥齿轮热锻成形预制坯精确设计
    3.3 直齿非圆锥齿轮热锻成形规律分析
        3.3.1 有限元模型
        3.3.2 金属流动规律
        3.3.3 锻件等效应变分布与演化规律
        3.3.4 锻件温度场分布与演化规律
        3.3.5 模具温度分布与演化规律
    3.4 验证试验
    3.5 本章小结
第4章 直齿非圆锥齿轮热锻齿模强度设计方法
    4.1 引言
    4.2 直齿非圆锥齿轮热锻齿模分模面设计方法
    4.3 直齿非圆锥齿轮热锻齿模预紧强化设计方法
        4.3.1 基于均匀预紧力的齿模尺寸精确设计
        4.3.2 应力圈尺寸精确设计
        4.3.3 预紧过盈量精确设计
        4.3.4 预紧齿模强度校核
    4.4 验证试验
    4.5 本章小结
第5章 直齿非圆锥齿轮热锻成形精度演化规律
    5.1 引言
    5.2 直齿非圆锥齿轮热锻齿轮齿形偏差产生因素
    5.3 直齿非圆锥齿轮热锻齿轮精度预测与测量方法
        5.3.1 齿形精度有限元预测模型
        5.3.2 齿形精度评价指标与测量方法
    5.4 直齿非圆锥齿轮热锻成形中齿形精度演化规律
        5.4.1 齿模预紧变形所致齿形偏差演化规律
        5.4.2 齿模受载弹性变形所致齿形偏差演化规律
        5.4.3 齿模热膨胀变形所致齿形偏差演化规律
        5.4.4 热锻齿轮回弹变形所致齿形偏差演化规律
        5.4.5 热锻齿轮不均匀冷却收缩变形所致齿形偏差演化规律
        5.4.6 各因素影响程度对比分析
    5.5 验证试验
    5.6 本章小结
第6章 直齿非圆锥齿轮热锻齿形精度控制方法
    6.1 引言
    6.2 直齿非圆锥齿轮热锻齿形偏差补偿方法
    6.3 基于预紧量调控的直齿非圆锥齿轮齿模精度修正方法
        6.3.1 基本原理与设计思路
        6.3.2 试验方案设计
        6.3.3 基于BP神经网络的预紧模具精度预测模型
        6.3.4 基于遗传算法的预紧量调整方案寻优设计
        6.3.5 模具强度校核与预紧方案修正
    6.4 基于系统误差的热锻直齿非圆锥齿轮精度控制方法
        6.4.1 关键系统误差定义
        6.4.2 预紧量加工误差对齿形精度影响规律
        6.4.3 预紧偏轴度误差对齿形精度影响规律
        6.4.4 模具平行度误差对齿形精度影响规律
        6.4.5 基于系统误差匹配的齿形精度调控方法
        6.4.6 验证试验
    6.5 本章小节
第7章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 创新点
    7.3 展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间的主要科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Controlling Flow Instability in Straight Spur Gear Forging Using Numerical Simulation and Response Surface Method[J]. Zhao-Yang Jin,Nan-Nan Li,Kai Yan,Jing-Xin Chen,Dong-Lai Wei,Zhen-Shan Cui.  Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2018(01)
[2]基于BP神经网络精冲塌角高度的预测[J]. 吴炎林,向华,庄新村,赵震.  塑性工程学报. 2017(06)
[3]BP神经网络隐含层节点数确定方法研究[J]. 王嵘冰,徐红艳,李波,冯勇.  计算机技术与发展. 2018(04)
[4]面齿轮齿面包络成形及顶切分析[J]. 冯占荣,姚昆鹏,王利霞,崔俊华.  机械传动. 2017(06)
[5]直齿圆柱齿轮冷挤压可控运动凹模成形工艺[J]. 刘丹,刘华,王伟钦,刘百宣.  锻压技术. 2016(09)
[6]非圆锥齿轮的设计及运动学仿真[J]. 李文长,贾巨民,张学玲.  军事交通学院学报. 2016(07)
[7]非圆锥齿轮限滑差速器结构性能仿真及优化设计[J]. 张学玲,贾巨民,高波.  机械科学与技术. 2016(07)
[8]变转矩限滑差速器非圆锥齿轮结构强度分析[J]. 贾巨民,张学玲,高波.  机械设计. 2016(04)
[9]斜齿圆柱齿轮旋转精冲过程模具磨损模拟分析[J]. 毛华杰,蒋厚生,刘艳雄,华林.  锻压技术. 2016(03)
[10]Effect of key factors on cold orbital forging of a spur bevel gear[J]. 庄武豪,董丽颖.  Journal of Central South University. 2016(02)

博士论文
[1]薄板的折弯回弹及拉深成形预测模型的研究[D]. 郭哲锋.东南大学 2017
[2]动轴变速齿轮传动理论及应用[D]. 郑方焱.武汉理工大学 2017
[3]齿轮轴热锻冷收缩精整复合工艺关键技术研究[D]. 李智.北京科技大学 2017
[4]大模数齿轮近净轧制成形关键技术研究[D]. 朱小星.北京科技大学 2016
[5]拼焊板成形性能及其在方盒形件拉深成形中的应用研究[D]. 马向东.燕山大学 2015
[6]圆柱直齿轮热精锻冷挤压复合成形关键技术研究[D]. 左斌.北京科技大学 2015

硕士论文
[1]直齿锥齿轮精锻成形数值模拟及模具型腔精确设计方法研究[D]. 李立.山东大学 2014
[2]汽车差速器齿轮精锻成形研究[D]. 申忠印.青岛理工大学 2013
[3]直齿锥齿轮成形工艺及精度控制的研究[D]. 凌文凯.重庆理工大学 2012
[4]热精锻直齿锥齿轮模具设计及仿真[D]. 陆晓星.山东大学 2011
[5]直齿锥齿轮精锻模具CAD/CAE技术研究[D]. 张弘斌.山东大学 2011
[6]大模数直齿圆柱齿轮精密塑性成形技术研究[D]. 朱怀沈.华中科技大学 2011
[7]对称双辊轴向轧制螺旋锥齿轮工艺研究[D]. 史双喜.武汉理工大学 2008
[8]变传动比限滑差速器的齿轮设计[D]. 马延会.武汉理工大学 2007
[9]半轴齿轮温（热）精锻成形技术研究[D]. 张勇.重庆大学 2003



本文编号：3649762