轻型汽车齿轮用钢铣削过程模拟及实验研究
发布时间：2021-05-08 13:24
近些年,弧齿锥齿轮、准双曲面齿轮等螺旋锥齿轮凭借其承载能力大、传动平稳、噪声小等优点,在汽车传动系统等机械传动领域应用非常广泛,人们对齿轮的力学性能要求和表面质量要求越来越高。齿轮表面质量的好坏直接影响着齿轮的摩擦因数、啮合噪声、疲劳强度等方面,甚至影响齿轮的稳定性、寿命和安全性。由于螺旋类齿轮的齿面几何结构相对复杂,一般采用专用铣刀进行铣齿加工,加工表面质量有待进一步提高。铣削加工金属材料时,刀尖附近部分要产生变形和磨损,这种形变和磨损与工艺的选择和参数的设置密切相关,是各种条件造成的变形叠加,同时还要附加材料和刀尖接触所产生的热影响。众多因素中,切削速度、进给量、切削深度三个参数的选择对工件的加工质量、加工精度、加工效率等有直接影响。采用Deform软件进行模拟是研究铣削参数的有效方式。以轻型汽车传动齿轮常用材料20Cr Mn Ti作为研究对象,首先按照后续响应面法优化的需求进行铣削加工参数分组,依据真实铣削加工参数建立理想仿真模型;接着将切削速度、进给量、切削深度三个参数按15组不同组合方式对刀尖磨损量、刀尖温度、工件温度三目标因素进行有限元模拟;结合响应面方法,以模拟结果为依据...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 汽车齿轮简述及其发展
1.2.1 国内汽车齿轮加工研究
1.2.2 国外汽车齿轮加工研究
1.2.3 国内外汽车齿轮加工发展方向
1.3 课题研究内容与方法
1.4 课题研究的目的与意义
第2章 建立铣削仿真模型
2.1 有限元仿真介绍
2.2 有限元模型条件
2.2.1 Johnson-Cook本构模型
2.2.2 材料断裂准则
2.2.3 接触摩擦特性
2.2.4 热传导方程
2.3 DEFORM软件介绍
2.4 DEFORM模型建立
2.4.1 工件及刀具网格划分
2.4.2 工件及刀具的加工约束
2.5 小结
第3章 铣削模拟仿真实验
3.1 模拟条件设定
3.2 模拟结果
3.3 模拟结果分析
3.4 小结
第4章 基于响应面法的切削工艺参数预测及多目标优化
4.1 响应面法介绍
4.2 切削工艺参数预测模型的建立
4.3 响应面分析图及数据分析
4.3.1 刀尖温度预测模型的统计分析
4.3.2 工件温度预测模型的统计分析
4.3.3 刀尖磨损预测模型的统计分析
4.4 预测值与实际值比较
4.4.1 刀尖温度
4.4.2 工件温度
4.5 NSGA-II多目标遗传算法介绍
4.6 切削工艺参数的多目标优化模型的建立
4.7 多目标优化结果
4.8 Deform仿真验证
4.9 小结
第5章 铣削实验验证
5.1 20Cr Mn Ti材料
5.2 铣削加工实验
5.2.1 实验机床、刀具选择
5.2.2 试样制备及参数设定
5.3 检测表面粗糙度
5.3.1 实验仪器及原理
5.3.2 实验步骤
5.3.3 数据统计及分析
5.4 检测表面硬度
5.4.1 实验仪器及原理
5.4.2 实验步骤
5.4.3 数据统计及分析
5.5 检测表面金相组织
5.5.1 实验仪器及原理
5.5.2 实验步骤
5.5.3 数据统计及分析
5.6 小结
结论
参考文献
致谢
在学期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车齿轮珩齿加工缺陷的工艺改进新方法[J]. 陈宇. 汽车工艺与材料. 2020(03)
[2]基于球头铣刀的弧齿锥齿轮小轮铣削加工方法研究[J]. 魏巍,张连洪. 制造技术与机床. 2019(08)
[3]考虑轴变形影响的零度弧齿锥齿轮传动误差计算研究[J]. 彭山东,唐进元,周元生. 哈尔滨工业大学学报. 2019(07)
[4]Deform—3D有限元模拟技术在齿轮加工中的应用与前景[J]. 王红亮. 世界有色金属. 2019(05)
[5]我国非连续增强铝基复合材料的研究及应用现状[J]. 张琪,王国军. 轻合金加工技术. 2019(05)
[6]面齿轮高速铣削数控加工方法研究[J]. 明兴祖,王红阳,申警卫,金磊,明瑞. 机械传动. 2019(04)
[7]四轴立式加工中心加工螺旋锥齿轮的方法与策略[J]. 徐文涵,裴帮,魏冰阳. 矿山机械. 2019(04)
[8]基于Inventor参数化建模的锥齿轮设计[J]. 刘鹏飞. 农业开发与装备. 2019(03)
[9]螺旋齿轮加工工艺研究[J]. 庞雄南. 中国新技术新产品. 2019(05)
[10]基于近似模型的铣削工艺参数可靠性设计优化[J]. 尚宝平,闫富宏,刘高峰,陈振中,邱浩波,李晓科. 中国机械工程. 2019(04)
硕士论文
[1]冷风条件下CMP硬质合金刀片加工钛合金的切削性能研究[D]. 袁彪.湘潭大学 2018
[2]基于加工中心的螺旋锥齿轮加工方法研究[D]. 王戈.重庆理工大学 2017
[3]高速切削钛合金刀具磨损仿真的研究[D]. 张富君.沈阳理工大学 2016
[4]TC4钛合金铣削过程预测和表面质量分析[D]. 彭东彪.天津大学 2012
本文编号：3175413
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 汽车齿轮简述及其发展
1.2.1 国内汽车齿轮加工研究
1.2.2 国外汽车齿轮加工研究
1.2.3 国内外汽车齿轮加工发展方向
1.3 课题研究内容与方法
1.4 课题研究的目的与意义
第2章 建立铣削仿真模型
2.1 有限元仿真介绍
2.2 有限元模型条件
2.2.1 Johnson-Cook本构模型
2.2.2 材料断裂准则
2.2.3 接触摩擦特性
2.2.4 热传导方程
2.3 DEFORM软件介绍
2.4 DEFORM模型建立
2.4.1 工件及刀具网格划分
2.4.2 工件及刀具的加工约束
2.5 小结
第3章 铣削模拟仿真实验
3.1 模拟条件设定
3.2 模拟结果
3.3 模拟结果分析
3.4 小结
第4章 基于响应面法的切削工艺参数预测及多目标优化
4.1 响应面法介绍
4.2 切削工艺参数预测模型的建立
4.3 响应面分析图及数据分析
4.3.1 刀尖温度预测模型的统计分析
4.3.2 工件温度预测模型的统计分析
4.3.3 刀尖磨损预测模型的统计分析
4.4 预测值与实际值比较
4.4.1 刀尖温度
4.4.2 工件温度
4.5 NSGA-II多目标遗传算法介绍
4.6 切削工艺参数的多目标优化模型的建立
4.7 多目标优化结果
4.8 Deform仿真验证
4.9 小结
第5章 铣削实验验证
5.1 20Cr Mn Ti材料
5.2 铣削加工实验
5.2.1 实验机床、刀具选择
5.2.2 试样制备及参数设定
5.3 检测表面粗糙度
5.3.1 实验仪器及原理
5.3.2 实验步骤
5.3.3 数据统计及分析
5.4 检测表面硬度
5.4.1 实验仪器及原理
5.4.2 实验步骤
5.4.3 数据统计及分析
5.5 检测表面金相组织
5.5.1 实验仪器及原理
5.5.2 实验步骤
5.5.3 数据统计及分析
5.6 小结
结论
参考文献
致谢
在学期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车齿轮珩齿加工缺陷的工艺改进新方法[J]. 陈宇. 汽车工艺与材料. 2020(03)
[2]基于球头铣刀的弧齿锥齿轮小轮铣削加工方法研究[J]. 魏巍,张连洪. 制造技术与机床. 2019(08)
[3]考虑轴变形影响的零度弧齿锥齿轮传动误差计算研究[J]. 彭山东,唐进元,周元生. 哈尔滨工业大学学报. 2019(07)
[4]Deform—3D有限元模拟技术在齿轮加工中的应用与前景[J]. 王红亮. 世界有色金属. 2019(05)
[5]我国非连续增强铝基复合材料的研究及应用现状[J]. 张琪,王国军. 轻合金加工技术. 2019(05)
[6]面齿轮高速铣削数控加工方法研究[J]. 明兴祖,王红阳,申警卫,金磊,明瑞. 机械传动. 2019(04)
[7]四轴立式加工中心加工螺旋锥齿轮的方法与策略[J]. 徐文涵,裴帮,魏冰阳. 矿山机械. 2019(04)
[8]基于Inventor参数化建模的锥齿轮设计[J]. 刘鹏飞. 农业开发与装备. 2019(03)
[9]螺旋齿轮加工工艺研究[J]. 庞雄南. 中国新技术新产品. 2019(05)
[10]基于近似模型的铣削工艺参数可靠性设计优化[J]. 尚宝平,闫富宏,刘高峰,陈振中,邱浩波,李晓科. 中国机械工程. 2019(04)
硕士论文
[1]冷风条件下CMP硬质合金刀片加工钛合金的切削性能研究[D]. 袁彪.湘潭大学 2018
[2]基于加工中心的螺旋锥齿轮加工方法研究[D]. 王戈.重庆理工大学 2017
[3]高速切削钛合金刀具磨损仿真的研究[D]. 张富君.沈阳理工大学 2016
[4]TC4钛合金铣削过程预测和表面质量分析[D]. 彭东彪.天津大学 2012
本文编号：3175413
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3175413.html
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