基于力热耦合的螺旋锥齿轮磨削残余应力研究

发布时间：2017-09-13 10:26

  本文关键词：基于力热耦合的螺旋锥齿轮磨削残余应力研究

  更多相关文章： 螺旋锥齿轮 力热耦合 磨削 残余应力 有限元仿真

【摘要】：螺旋锥齿轮具有稳定性好、可靠性高、承载能力强、耐磨性好、噪音低等优点,广泛应用于国防军事工业、航空航天、石油化工、交通运输等领域,其加工质量要求严格,精密加工方法广泛采用数控磨削。本课题基于力热耦合进行螺旋锥齿轮磨削磨削残余应力研究,主要内容如下。螺旋锥齿轮数控磨削方法、机理及磨削特征参量数学模型的研究。根据Gleason接触原理,建立了磨削基本参数数学模型;采用Guo的单磨粒热模型得到了热量分配比,应用矩形分布热源得出了磨削热流量,通过磨削机理分析,建立了磨削力计算公式。螺旋锥齿轮磨削力热耦合有限元仿真与实验分析。运用数值有限元方法创建了螺旋锥齿轮3D单齿模型。应用热传导理论、热弹塑性理论,对螺旋锥齿轮磨削温度场进行了力热耦合的有限元仿真以及实验验证。在温度场的基础上分析了螺旋锥齿轮磨削应力场并进行了实验验证。螺旋锥齿轮磨削残余应力的研究。基于力热耦合进行磨削残余应力有限元模拟仿真,得到了磨削残余应力随磨削用量、冷却条件等参数变化的规律。通过实验对比研究,所得螺旋锥齿轮磨削表面残余应力预测值与实测数据最大误差仅有18.6%,验证该模型及有限元方法的准确性。螺旋锥齿轮磨削残余应力对齿面的影响研究。通过对齿面变形及齿面误差的影响分析,得出磨削弧中心处的变形最大;采用金相显微镜以及全自动显微硬度计对磨削齿面进行了试验研究,得出螺旋锥齿轮磨削裂纹的形态、组织结构,并获得了磨削正常齿和裂纹齿的显微硬度随着渗碳层深度的不同所形成的变化曲线。提出磨削残余应力的消除措施。
【关键词】：螺旋锥齿轮 力热耦合 磨削 残余应力 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
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题研究背景、目的及意义10-13
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 研究背景、目的及意义10-13
• 1.2 螺旋锥齿轮制造技术与力热耦合的研究进展13-15
• 1.2.1 螺旋锥齿轮制造技术发展状况13-14
• 1.2.2 磨削加工的力热耦合研究进展14-15
• 1.3 磨削残余应力与磨削裂纹的研究15-18
• 1.3.1 磨削表面残余应力的研究15-16
• 1.3.2 磨削残余应力的产生机理及影响因素16
• 1.3.3 残余应力对零件性能的影响16-17
• 1.3.4 残余应力的计算方法17
• 1.3.5 磨削裂纹的研究现状17-18
• 1.4 论文研究内容与思路18-19
• 1.5 本章小结19-20
• 第二章 螺旋锥齿轮数控磨削机理20-28
• 2.1 螺旋锥齿轮磨削原理及方法20-25
• 2.1.1 螺旋锥齿轮磨削原理20-22
• 2.1.2 螺旋锥齿轮磨削方法22-25
• 2.2 螺旋锥齿轮磨削过程25-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 螺旋锥齿轮磨削残余应力产生的机理及其影响28-36
• 3.1 磨削残余应力产生的机理28-30
• 3.1.1 磨削力产生的残余应力28-29
• 3.1.2 热应力产生的残余应力29
• 3.1.3 材料组织变化产生的残余应力29
• 3.1.4 其他29-30
• 3.2 磨削残余应力的影响因素30-32
• 3.2.1 磨削用量30
• 3.2.2 砂轮条件30-31
• 3.2.3 冷却条件31
• 3.2.4 齿轮材料特性31-32
• 3.3 影响磨削残余应力的特征参量数学模型32-35
• 3.3.1 磨削基本参数的数学模型32-33
• 3.3.2 磨削热数学模型33-34
• 3.3.3 磨削力数学模型34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 螺旋锥齿轮磨削力热耦合与残余应力有限元仿真和分析36-48
• 4.1 螺旋锥齿轮磨削力热耦合的有限元仿真36-41
• 4.1.1 螺旋锥齿轮有限元 3D模型36-38
• 4.1.2 磨削温度场及应力场的有限元仿真38-41
• 4.2 螺旋锥齿轮磨削力热耦合仿真的实验验证与分析41-44
• 4.2.1 磨削温度的实验验证与分析41-42
• 4.2.2 磨削力的实验验证与分析42-44
• 4.3 螺旋锥齿轮磨削残余应力的有限元计算及分析44-47
• 4.3.1 力热耦合的磨削残余应力有限元计算44
• 4.3.2 螺旋锥齿轮磨削残余应力仿真分析44-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第五章 螺旋锥齿轮磨削残余应力实验及其对齿面的影响48-59
• 5.1 磨削残余应力实验及分析48-50
• 5.1.1 实验方法与条件48-49
• 5.1.2 实验对比分析49-50
• 5.2 磨削残余应力对齿面变形及齿面误差的影响50-51
• 5.3 磨削残余应力对齿面裂纹的影响51-56
• 5.3.1 磨削裂纹产生的机理51-52
• 5.3.2 磨削裂纹的形态与判定方法52-53
• 5.3.3 磨削裂纹实验分析53-56
• 5.3.4 磨削裂纹的预防措施56
• 5.4 磨削残余应力对螺旋锥齿轮性能的影响和消除方法56-57
• 5.4.1 磨削残余应力对螺旋锥齿轮性能的影响56-57
• 5.4.2 磨削残余应力的消除方法57
• 5.5 本章小结57-59
• 第六章 全文总结与展望59-61
• 6.1 全文总结59-60
• 6.2 研究展望60-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间的主要研究成果及参与科研项目65-66
• 致谢66

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 冯忆艰;克林贝格螺旋锥齿轮重迭系数的计算方法[J];西安矿业学院学报;1997年04期

2 冯忆艰;失配理论在克林贝格螺旋锥齿轮副中的应用[J];西安科技学院学报;2000年02期

3 宋金声;;新型的螺旋锥齿轮加工机床[J];世界制造技术与装备市场;2001年02期

4 李瑛,肖耘亚;齿轮测量及反调技术在螺旋锥齿轮生产中的应用[J];现代制造工程;2004年04期

5 白秀芳,刘敏;螺旋锥齿轮等高齿制的加工和安装调整[J];中国科技信息;2005年09期

6 易志新;孙海军;肖开勇;;提高螺旋锥齿轮加工质量的分析[J];铁道机车车辆工人;2011年12期

7 马浚川;;现代小型企业对螺旋锥齿轮的简化计算及加工探析[J];机电信息;2012年27期

8 张海波;刘国栋;程雷;;螺旋锥齿轮逆向造型研究[J];制造技术与机床;2013年03期

9 郑昌启;螺旋锥齿轮的连绩分度切削“奥利孔”制的计算理论分析研究[J];工具技术;1976年02期

10 肖庆博 ,周应虎;加工大型螺旋锥齿轮的新方法[J];机床;1983年12期

中国重要会议论文全文数据库 前7条

1 任东锋;方宗德;魏冰阳;;螺旋锥齿轮远程设计分析服务系统开发与研究[A];全国生产工程第九届年会暨第四届青年科技工作者学术会议论文集（二）[C];2004年

2 薛德余;王勇;;基于实际切齿方法的螺旋锥齿轮齿面反求[A];人才、创新与老工业基地的振兴——2004年中国机械工程学会年会论文集[C];2004年

3 周彦伟;杨伯原;邓效中;梁桂明;;利用“非零”变位改善螺旋锥齿轮的综合强度[A];第三届全国青年摩擦学学术会议论文集[C];1995年

4 许文全;曾辉藩;;螺旋锥齿轮数字化制造的关键技术及研究现状[A];全国先进制造技术高层论坛暨第九届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2010年

5 刘春华;冯立艳;严子深;;基于Pro/E的螺旋锥齿轮三维建模与仿真[A];全国先进制造技术高层论坛暨第九届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2010年

6 杨锋军;孟春景;;CBN硬车削在螺旋锥齿轮中的应用研究[A];2008年安徽省科协年会机械工程分年会论文集[C];2008年

7 张帅;;螺旋锥齿轮减速器在直进式拉丝机中的使用[A];2011金属制品行业技术信息交流会论文集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 徐荣;株洲造出国内最大螺旋锥齿轮[N];湖南日报;2008年

2 记者 李文峰;螺旋锥齿轮生产线填补国内空白[N];湖南日报;2008年

3 苏晓洲 龙行才;我国自主建成螺旋锥齿轮数字生产线[N];机电商报;2005年

4 闻U，

本文编号：843170