直齿锥齿轮精密锻造工艺与模具设计方法研究

发布时间：2020-11-16 21:29

　　 用精锻工艺生产齿轮，不仅具有节材、节能、低成本、高效率等显著优势，而且可以显著提高齿轮的耐磨损、抗腐蚀能力及根部的弯曲强度，明显改善齿轮的疲劳性能。因此，使用精锻工艺生产齿轮已成为齿轮制造业的发展趋势。直齿锥齿轮由于其本身的结构特点，其精锻技术在生产中的应用最早。目前，直齿锥齿轮的精锻技术已经比较成熟，可以根据锥齿轮的模数大小和材质来选择合理的精锻工艺。 采用“一火两锻”工艺成形大模数直齿锥齿轮已得到广泛应用，该工艺总体上来说比较成熟，但由于轮齿部分变形量大，成形过程中常常出现齿腔充不满和成形载荷过大，齿模过早失效的问题。此外采用“一火两锻”工艺成形锥齿轮，影响齿面精度的因素较多，造成齿形设计困难，齿面精度难于保证。针对以上问题，本文对行星齿轮和半轴齿轮的“一火两锻”工艺进行研究，设计了锻件、预锻件和预制坯的形状与尺寸。在预锻件设计时，对锥齿轮的轮齿设计进行改进，将预锻件的轮齿设计为不等顶隙收缩齿，与锻件的双重收缩齿相比，增大了齿高。 齿形设计在精锻锥齿轮中占有很重要的地位。本文建立了渐开线齿形曲线参数方程，锥齿轮的基本齿形参数一旦确定，利用UG的曲线命令可以方便准确地绘出锥齿轮渐开线齿形图。研究了锻件齿形、模具齿形和电极齿形间的关系，推导出了它们基本齿形参数间的数学关系式，可以方便有效地实现锥齿轮精锻齿形设计。最后提出了非线性膨胀热锻件齿形设计新模型，给出了其齿形曲线方程。 预锻行星齿轮时，预制坯的高径比对改善轮齿的充填性能，提高齿模寿命具有重要意义。使用Deform-3D软件对不同高径比的预成形方案进行三维有限元数值模拟，研究了行星齿轮预成形时的等效应变、等效应变速率、等效应力、速度分布规律以及载荷-行程曲线，通过对比分析确定了最佳方案。终锻锥齿轮时，预锻件形状是影响终锻齿形充填和成形载荷的一个重要因素。使用有限元软件Deform-3D对行星齿轮和半轴齿轮的终锻成形过程进行三维有限元数值模拟，模拟结果表明本文设计的预锻件形状，可有效地改善金属充填齿腔的顺序。金属首先充满齿顶，然后由齿顶到齿面，最后充填齿根，可以避免锻件齿顶充不满的情况，在较低的成形载荷下得到齿形充填饱满的锻件。 根据工艺设计和数值模拟结果，设计了“一火两锻”成形锥齿轮的预锻、终锻两套模具结构，该模具可以保证上下模导向准确，锻件脱模顺利。讨论了齿模设计和加工要点，简要介绍了模具材料的选择和提高齿模寿命的途径。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TG316;TH132.421
【部分图文】：

当当量齿数数 11.444437.06666666663.1.2锻件设计图3一2给出了行星齿轮、半轴齿轮锻件图，制定锥齿轮锻件图时，需要考虑以下几个方面:(l)确定分模面:开式模锻锥齿轮时，其分模面由背锥分模面和水平分模面两部分组成。考虑到齿腔能够完全充满及锻件能够顺利出模，行星齿轮水平分模面设置在齿轮大端齿尖处，半轴齿轮水平分模面则由大端齿尖移至倒轮冠与背锥交界处，如图3一3所示;(2)确定机械加工余量:行星齿轮在背锥安

------盖咨盘翌翌瞥蕊装-一装球面预留1.2Inln的机械加工余量，半轴齿轮在大端安装基准面和半轴圆柱面处分别预留 1.2Inln和0.85Inm的单边机械加工余量，如图3一3所示;(3)采用双盲孔结构，图3一、3一5分别给出了行星齿轮、半轴齿轮锻件双盲孔尺寸参数。匕匕月‘ }}} ___________右 右 LLL:::::::::::::::::::::::腿腿腿腿腿腿腿腿腿腿 腿一最最髦髦 髦一万万万万万万万万万万万万卜 卜卜卜卜卜 执 执沙沙 (a)行星齿轮助半轴齿轮图3一锥齿轮锻件图(a)行星齿轮伪)半轴齿轮图3一3分模面与机械加工余量示意图

行星齿轮预锻几何模型
【引证文献】

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3 陆晓星;热精锻直齿锥齿轮模具设计及仿真[D];山东大学;2011年

4 何旺枝;弧齿锥齿轮精锻模具设计及有限元分析[D];湖南科技大学;2010年

5 邱德花;锥齿轮热—冷复合成形工艺数值模拟及试验研究[D];机械科学研究总院;2012年

6 王建华;准双曲面齿轮主动轮精锻数值模拟研究[D];河南科技大学;2012年

本文编号：2886691