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面齿轮磨削数字化建模与磨削温度场分析

发布时间:2017-08-24 00:15

  本文关键词:面齿轮磨削数字化建模与磨削温度场分析


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【摘要】:面齿轮被西方发达国家称为旋翼机传动的希望,具有许多优越性。但我国研究面齿轮的起步较晚,制造高速、重载、长寿命等精密硬齿面面齿轮的技术还很不完善,主要难题在于如何提高面齿轮的齿面精度。现已有的蜗杆砂轮磨削面齿轮由于奇异点和加工效率等问题,还无法大规模生产高精度面齿轮。进行碟形砂轮磨削面齿轮数字化建模与磨削温度场分析,对于高精密加工面齿轮具有重要意义。本文主要研究工作包括如下几点:(1)对面齿轮进行了MATLAB三维可视化与建模,并通过传动比与半径系数的关系,分析了面齿轮最大外径系数、最小内径系数等基本参数,所绘制出的三维图像可更直观地得到基本参数和传动比与刀具齿数的变化规律。(2)通过对Gleason接触原理的分析,推导出适用于点磨削时求解面齿轮磨削宽度和磨削接触弧长的公式,计算面齿轮齿面各点磨削基本参数可知,面齿轮磨削时在齿面各点的接触弧长、接触宽度都不相同,整体趋势为沿齿长方向,靠近近心端时,椭圆接触面积增大;沿齿高方向,与接近齿根区域,椭圆接触面积增大。(3)采用八节点六面体的单元对面齿轮模型进行网格划分,建立面齿轮的有限元3D单齿模型,运用Jeager的矩形干磨方式的磨削温度场理论,对面齿轮齿面上五个代表性的点进行磨削温度场模拟仿真,可知其磨削温度在每个磨削位置时都不相同,其变化趋势与磨削接触面积相一致。(4)利用计算矩形无冷却均布热源公式,计算得到表层最高温度的理论值,并通过红外测温仪对面齿轮进行实验测温,通过三者数据进行对比分析,有限元仿真结果误差在允许范围内,验证了理论仿真计算的可行性。
【关键词】:面齿轮 磨削 建模 温度场 有限元仿真
【学位授予单位】:湖南工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG616
【目录】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-9
  • 第一章 绪论9-20
  • 1.1 研究的背景、目的及意义9-11
  • 1.2 国内外面齿轮设计与制造技术研究发展现状11-15
  • 1.2.1 面齿轮设计理论的发展现状11-12
  • 1.2.2 面齿轮制造技术发展现状12-14
  • 1.2.3 面齿轮齿面精度研究现状14-15
  • 1.3 磨削力与磨削磨削温度的研究发展现状15-19
  • 1.3.1 磨削力研究15-16
  • 1.3.2 温度场理论模型的发展16
  • 1.3.3 有限元方法在磨削温度场分析中的应用16-18
  • 1.3.4 磨削温度测量技术18-19
  • 1.4 本文的研究内容19-20
  • 第二章 面齿轮设计与三维建模20-28
  • 2.1 引言20
  • 2.2 齿面方程建立20-22
  • 2.2.1 刀具齿轮齿面方程的确立20-21
  • 2.2.2 面齿轮工作曲面方程的建立21-22
  • 2.2.3 过渡曲面基本方程的确立22
  • 2.3 正交面齿轮的设计22-26
  • 2.3.1 齿廓不发生根切的最小半径的确定22-23
  • 2.3.2 远心端齿顶不变尖的最大外半径确定23-24
  • 2.3.3 正交面齿轮的最大齿宽系数的确定24-25
  • 2.3.4 正交面齿轮的设计实例25-26
  • 2.4 正交面齿轮的可视化26-27
  • 2.4.1 正交面齿轮单个齿的MATLAB可视化26-27
  • 2.4.2 正交面齿轮三维实体模型的建立27
  • 2.5 本章小结27-28
  • 第三章 面齿轮碟形砂轮磨削原理与磨削参数确定28-40
  • 3.1 引言28
  • 3.2 面齿轮碟形砂轮磨削原理28-30
  • 3.3 面齿轮碟形砂轮磨削理论与基本参数的确定30-36
  • 3.3.1 瞬时椭圆接触基本理论30-36
  • 3.3.2 磨削基本参数的确定36
  • 3.4 面齿轮碟形砂轮磨削力与磨削热的数学模型36-39
  • 3.5 本章小结39-40
  • 第四章 磨削温度场的有限元仿真分析40-55
  • 4.1 引言40-42
  • 4.2 磨削温度场的有限元模型42-45
  • 4.3 面齿轮磨削温度场有限元仿真45-53
  • 4.3.1ANSYS软件有限元分析理论与APDL语言45-47
  • 4.3.2 假设条件47
  • 4.3.3 有限元模型的选择与建立47-49
  • 4.3.4 面齿轮磨削有限元仿真参数的确定49-50
  • 4.3.5 ANSYS温度场有限元仿真结果50-53
  • 4.4 面齿轮磨削温度场结果分析53-54
  • 4.5 本章小结54-55
  • 第五章 面齿轮磨削温度场理论计算模型及实验验证55-61
  • 5.1 面齿轮建模的实验分析55-56
  • 5.2 面齿轮磨削温度场理论计算模型56
  • 5.3 面齿轮磨削温度实验56-59
  • 5.3.1 面齿轮磨削实验条件56-58
  • 5.3.2 磨削温度实验测量结果58-59
  • 5.4 齿面磨削烧伤分析59-60
  • 5.5 本章小结60-61
  • 第六章 结论与展望61-63
  • 6.1 结论61-62
  • 6.2 展望62-63
  • 参考文献63-66
  • 攻读硕士学位期间的主要研究成果及参与研究项目66-67
  • 致谢67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 李政民卿;朱如鹏;;面齿轮插齿加工中过程包络面和理论齿廓的干涉[J];重庆大学学报(自然科学版);2007年07期

2 高金忠;朱如鹏;李政民卿;;面齿轮滚磨刀具基蜗杆齿廓奇异点研究[J];航空动力学报;2011年10期

3 姬存强;魏冰阳;邓效忠;赵宁;;正交面齿轮的设计与插齿加工试验[J];机械传动;2010年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 明兴祖;螺旋锥齿轮磨削界面力热耦合与表面性能生成机理研究[D];中南大学;2010年



本文编号:728116

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