硬齿面齿轮热滚挤技术工艺与装备研究

摘要

硬齿面齿轮已广泛应用于各种机床、工程机械、车辆、船舶和航天等领域。目前，硬齿面齿轮在刚度、表面强度、残余应力、屈服强度、疲劳性能、噪声等方面的研究取得了较大的进展，尤其在加工精度和生产效率等方面越来越受到人们的重视。 硬齿面齿轮热滚挤技术是一种集热处理淬火工艺和齿轮加工形变工艺于一体的在线加工工艺。在齿轮受热状态下，采用高精度滚挤设备对其进行热滚挤，使工件表面发生塑性变形，并在表面产生残余压应力，从而提高工件的强度和寿命，并达到要求的尺寸精度。 本论文首先对国内外齿轮加工技术的发展趋势进行了分析，对齿轮加工机床的现状进行了阐述，并分析了现在国内外硬齿面齿轮精加工工艺的优缺点，阐明了应用热滚挤技术的可行性。 其次，对硬齿面齿轮热滚挤技术原理和热滚挤工艺进行进一步的研究与论证，分析热滚挤工艺的特点，阐明了热滚挤加工的关键技术并解决了热滚挤工艺的一些重点的技术问题。 然后对提出的滚挤方案进行论证，确定了最佳的滚挤方案，并对实验装备进行设计与研究。文中对齿轮的加工精度与误差及其影响因素进行了探讨，并从齿面接触数的变化对滚挤齿轮齿形误差的影响和热变形对加工精度的影响方面分别对热滚挤齿轮进行了精度分析。 最后利用UG、ANSYS等软件对热滚挤齿轮进行三维建模和有限元分析。确定了在滚挤设备能够达到的刚度条件下，轮齿在挤压力作用下能够达到所需的塑性变形。另外在滚挤过程中，挤压力同时对轮齿齿顶和齿根起到了齿形修形的作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题目的、意义

1.2齿轮及齿轮加工技术发展现状

1.2.1齿轮加工机床发展概况

1.2.2齿轮制造技术的现状

1.2.3齿轮的加工工艺及其新成果

1.2.4齿轮新材料的发展与应用

1.3课题的主要内容

2热滚挤技术理论研究

2.1滚压成形技术

2.2硬齿面滚齿技术

2.3冷挤齿工艺

2.4热滚挤技术原理

2.5热滚挤的主要技术

3热滚挤技术工艺研究

3.1形变热处理工艺

3.2硬齿面齿轮精密热滚挤工艺过程

3.3齿轮工件的材料

3.3.1齿轮材料的选择

3.3.2齿轮的渗碳热处理

3.3.3齿轮材料的温度

3.4形变温度、临界冷却速度及形变时间的选择

3.4.1形变温度的选择

3.4.2临界冷却速度

3.4.3形变时间的确定

3.5淬火介质的选择

4滚挤装备研究与精度的分析

4.1滚挤方案的分析与论证

4.2热滚挤加工装备的设计

4.3齿轮的加工精度及其影响因素

4.3.1齿轮精度

4.3.2齿轮加工误差的成因和分类

4.4热滚挤齿轮加工精度分析

4.4.1齿坯安装偏心

4.4.2机床运动偏心

4.4.3两种偏心的补偿关系

4.5齿面接触数的变化对滚挤齿轮齿形误差的影响

4.6热变形对加工精度的影响

4.6.1滚挤机床的结构

4.6.2机床受热变形引起滚模与工件位移误差

4.6.3导轨热变形引起的齿形误差

5热滚挤齿轮的有限元分析与研究

5.1有限元方法简介

5.2有限元分析软件ANSYS简介

5.3热滚挤齿轮有限元模型的精确建立

5.3.1渐开线齿廓的生成

5.3.2过渡圆角半径的确定

5.3.3齿轮模型的建立

5.4热滚挤齿轮齿根应力的有限元分析

5.4.1约束条件的选取

5.4.2单元的选取及网格划分

5.4.3施加约束条件并计算求解

6结论

参考文献

在学研究成果

致 谢