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齿轮冷精锻虚拟CAE的研究

刘红

  齿轮是汽车、船舶及各类机械中应用广泛的传递运动和动力的零件。传统的齿轮加工工艺——金属切削加工方法,具有很多缺陷,如材料的利用率低、生产力低、生产成本较高等等。齿轮精密成形是一种齿轮少无切削加工的新工艺,它不仅可使齿轮加工的材料利用率由目前的40%左右提高到70%以上,而且齿轮强度也可以提高20%以上、生产效率提高大约40%左右。传统的研究方法主要是通过常规的实验进行摸索,但是这种方法一方面所耗费的成本比较大,耗时比较多;另一方面,无法了解精锻各变形瞬间的材料变形流动规律。近年来,随着有限元模拟技术的日益完善,通过数值模拟技术代替传统的实验有效的解决了上述两个困难。本文所论述的齿轮冷锻成形工艺,是一种齿轮精密成形的方法,目前比较成功地运用冷锻成形直齿圆柱齿轮的国家是日本和德国,在我国该种工艺还是主要处于研究阶段。此种工艺的一个最大问题就是成形力陡增的现象,以及齿部塌角的缺陷。本文简单论述了齿轮冷锻成形工艺成形力陡增以及齿部塌角的缺陷产生原因,讨论了相应的解决办法,并借助先进的非线性数值模拟软件——Msc.Superforge对冷锻孔分流、轴分流、约束孔分流、约束轴分流的成形过程进行了模拟,分析了一些有代表性的状态点的接触应力、等效变形率、材料流动速度和温度。本文所得到的成形过程中的一些瞬间点的接触应力图能够对实际生产设计和研究工作起到一定的指导意义。而在本文建立起来的齿轮冷锻模型的基础上,还可以具体应用到某一种成形方法,分析一些主要的设计参数对金属成形过程的影响,从而可以给工艺的优化设计提供一定的帮助。……   
[关键词]:齿轮;精密成形;冷锻;数值分析
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:长春理工大学2007年