齿轮齿面超声滚压强化技术研究

发布时间：2017-06-12 00:02

  本文关键词：齿轮齿面超声滚压强化技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着高速列车和航空、国防领域的快速发展,齿轮传动的应用日益广泛,同时对于高速、重载条件下齿轮传动的稳定性和传动性能也提出了更高的要求。如何提高齿轮的强度和表面质量,成为齿轮传动领域发展研究的重要方向。齿轮的强度和表面质量直接影响着整个传动系统的质量和寿命。因此研究高质量、低成本的齿轮表面强化方法具有重要的现实意义。 本文详细介绍了齿轮齿面强化技术的国内外发展现状,对各类强化方法的优缺点进行了总结和对比。结合超声滚压强化技术和渐开线展成原理,搭建了一套可用于渐开线直齿圆柱齿轮的齿面超声滚压强化装置,实现了齿轮不规则表面的强化加工。具体的研究工作有： (1)结合超声滚压强化技术的加工原理,确定齿轮齿面超声滚压强化装置的总体方案。针对被强化齿轮的轴向进给运动,运用Ⅰnventor软件完成齿向进给装置的设计。 (2)完成超声工具头的结构设计。首先运用Pro/E完成超声工具头的虚拟结构设计,其次应用有限元分析法,以超声系统沿纵向振动频率与超声波发生器外激频率保持一致为优化目标,对超声工具头的关键尺寸进行优化设计。最后完成新设计工具头的加工组装。实验测量结果表明通过有限元分析计算所得的超声工具头能满足共振要求,即其谐振频率模拟值与实验测量值基本一致。 (3)完成超声变幅杆的选型和节点分析,对装置安装时的位置偏差进行误差分析。以面积系数N相等时放大系数最大为原则,选取阶梯形超声变幅杆,通过模拟分析确定变幅杆的位移节点；并利用Matlab软件对装置安装误差所产生的工具头轨迹与标准渐开线的偏移进行分析。 (4)完成超声强化实验验证,分析总结实验结果。分别对不同齿面实施不同的实验方案,综合分析静压力和重复加工次数对齿轮齿廓偏差、齿面粗糙度和齿面残余应力分布情况的影响。 经过超声滚压强化处理后,被强化齿轮的齿面粗糙度有明显改善,但粗糙度值减小到一定范围内后趋于稳定；齿面残余应力表现为残余压应力,并随着静压力的增大和重复加工次数的增多而变大；对于齿廓偏差,超声强化的修正作用较小。
【关键词】：超声滚压 齿面强化 优化设计 齿廓偏差 齿面粗糙度 残余应力
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41;TG61
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 选题背景9
• 1.2 齿轮强化技术的发展现状9-16
• 1.2.1 表面渗氮和渗碳技术9-10
• 1.2.2 喷丸强化技术10-13
• 1.2.3 热喷涂技术13-14
• 1.2.4 激光淬火技术14-16
• 1.3 超声技术在表面强化领域的应用16-20
• 1.3.1 超声喷丸强化技术16-17
• 1.3.2 超声深滚技术17-19
• 1.3.3 超声深滚技术在齿轮强化领域的应用19-20
• 1.4 本文的研究意义与主要内容20-21
• 2 渐开线齿轮齿面超声滚压强化技术的实验装置及原理21-31
• 2.1 超声滚压强化技术的加工原理21
• 2.2 强化装置的方案设计21-22
• 2.3 齿轮齿面超声强化装置22-30
• 2.3.1 超声波模块23-26
• 2.3.2 齿轮心轴模块26-29
• 2.3.3 超声强化过程的实现29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 3 超声强化系统中重要组件的设计及装置误差分析31-46
• 3.1 超声变幅杆的类型和所用材料的选择31-35
• 3.1.1 变幅杆类型的选择31-33
• 3.1.2 变幅杆的模态分析33-35
• 3.1.3 变幅杆材料的选择35
• 3.2 超声工具头的设计35-43
• 3.2.1 超声工具头的结构设计36-37
• 3.2.2 模态分析37-39
• 3.2.3 尺寸优化39-43
• 3.3 安装位置的偏差对加工轨迹的影响43-45
• 3.4 本章小结45-46
• 4 齿轮齿面超声滚压强化实验与结果分析46-60
• 4.1 实验方法46-50
• 4.1.1 实验步骤46-48
• 4.1.2 工艺参数48-50
• 4.2 项目检测50-54
• 4.2.1 齿廓偏差的检测50-52
• 4.2.2 齿面粗糙度的检测52-53
• 4.2.3 齿面残余应力的检测53-54
• 4.3 检测结果分析54-59
• 4.3.1 超声强化对齿廓偏差的影响54-56
• 4.3.2 超声强化对齿面粗糙度的影响56-57
• 4.3.3 超声强化对齿面残余应力的影响57-59
• 4.4 本章小结59-60
• 5 结论与展望60-62
• 5.1 全文总结60-61
• 5.2 工作展望61-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况65-66
• 致谢66-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张兴权;周建忠;顾永玉;王广龙;杨超君;;激光喷丸成形金属板料的研究[J];兰州理工大学学报;2006年02期

2 张忠诚,李运初,刘敏;热喷涂技术在现代钢铁工业中的应用[J];钢铁钒钛;1999年03期

3 王冰,马婉康;碳氮共渗淬火后喷丸处理改善齿轮的接触疲劳寿命[J];国外金属热处理;2001年06期

4 许正功;陈宗帖;黄龙发;;表面形变强化技术的研究现状[J];装备制造技术;2007年04期

5 温树德;渗氮期间原位检测残余应力[J];国外金属热处理;1999年03期

6 杨秀丽;贾宏光;冯长有;;陀螺稳定平台的有限元模态分析[J];计算机仿真;2008年09期

7 周建忠,张永康,杨继昌,毕瑞,陈奉斌;齿轮激光淬火技术替代常规渗碳工艺[J];江苏理工大学学报(自然科学版);2000年02期

8 卢金生;陈国民;;渗氮齿轮与渗碳齿轮的技术及经济性对比[J];金属热处理;2010年03期

9 冯淦,石连捷,吕坚,卢柯;低碳钢超声喷丸表面纳米化的研究[J];金属学报;2000年03期

10 叶友东;周哲波;;基于ANSYS直齿圆柱齿轮有限元模态分析[J];机械传动;2006年05期

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1 娄志峰;基准级渐开线测试理论与技术研究[D];大连理工大学;2008年

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本文编号：442740