汽车后桥锻造锥形传动齿轮的工艺改进

汽车后桥锻造锥形传动齿轮的工艺改进

一、汽车后桥圆锥主动齿轮锻造的工艺改进(论文文献综述)

邢彪[1](2021)在《等高齿螺旋锥齿轮及其精密锻模的三维自动化建模》文中指出螺旋锥齿轮因具备重叠系数大、承载能力强、传动平稳和噪声小等优势,广泛应用于圆周速度较高、承载能力较大、要求传动平稳和噪声较小的齿轮传动中,是车辆、舰船、坦克、飞机、石油钻机等装备上不可或缺的关键传动零件。等高齿是螺旋锥齿轮中一种较为重要的齿轮,相较于渐缩齿,等高齿具有更高的弯曲强度和更长的接触疲劳寿命,优势更加突出。但其建模和制造过程更加复杂,传统的手动建模因建模效率低、建模成本高等缺点很难适应灵活多变的现代化生产。因此,研究等高齿螺旋锥齿轮的自动化建模方法,实现其三维建模自动化,对提升等高齿螺旋锥齿轮的建模和制造效率,以及推动其发展和应用均具有重要的理论意义和工程意义。本文以等高齿螺旋锥齿轮为研究对象,推导建立了等高齿螺旋锥齿轮的参数方程,以UG/Open GRIP为二次开发工具,实现了等高齿螺旋锥齿轮的三维实体模型、热锻件及其精密锻模的自动化建模,在此基础上,对等高齿螺旋锥齿轮的锻造工艺性也进行了初步探讨,主要研究工作如下:基于球面渐开线的形成过程与性质,建立得到了球面渐开线的空间直角坐标方程;基于延伸外摆线的形成与性质,推导得到延伸外摆线的空间直角坐标方程,同时建立任意一点螺旋角的计算公式;在详细分析等高齿啮合原理的基础上,建立了基圆、节圆、齿顶圆和齿根圆半径以及锥高的计算公式,并研究不同条件下的N型齿与G型齿。借助UG/Open GRIP二次开发工具,建立了齿轮基体、齿形实体和齿根圆角的自动化建模方法,实现了其三维实体模型的快速自动建模;充分考虑等高齿螺旋锥齿轮的锻造工艺性,进行锻造余量、锻造圆角和飞边、齿轮修整等的自动化建模,开发了等高齿螺旋锥齿轮及其热锻件模型的三维自动建模系统。根据齿轮锻造模具设计的相关标准与齿轮锻件的特点,设计出符合实际情况的等高齿螺旋锥齿轮精密锻模的二维模型,通过GRIP二次开发工具开发了精密锻模三维实体模型建模模块,实现了等高齿螺旋锥齿轮精密锻模的自动建模。通过热压缩试验,研究了 20CrMnTiH钢的高温热变形行为,构建了其本构模型和热加工图;建立了等高齿螺旋锥齿轮精锻过程的有限元模型,实现了其成形过程的有限元仿真;设计了一种坯料截面形状,采用6组异形截面坯料进行了等高齿螺旋锥齿轮的锻造模拟,优选得到了合理的坯料,实现了不产生外飞边和较低成形载荷的综合目标。

李心蕊[2](2021)在《从动螺旋锥齿轮精密锻造成形及其数值模拟研究》文中研究指明螺旋锥齿轮具有承载能力强、传动平稳性高、工作可靠等优点,对高速、重载传动的需求适应性高,是汽车后桥减速器上的重要传动零件。随着汽车工业的迅速发展,螺旋锥齿轮的需求量也随之越来越大,对其性能、寿命、成本、制造效率等方面的要求也逐渐提高。传统的齿轮加工工艺存在生产效率低、破坏材料的流线组织、生产成本高、性能不高等问题,螺旋锥齿轮的精密锻造工艺是解决上述问题的有效途径,精密锻造工艺应用于大型从动螺旋锥齿轮的成形制造,不仅能节省材料,提高加工效率,还能改善材料内部微观组织,提高齿轮的力学性能等,是高性能螺旋锥齿轮制造的先进工艺方法,但目前仍存在预成形优化、齿形精度控制等诸多亟待解决的难题。因此,研究从动螺旋锥齿轮的精密锻造工艺,实现螺旋锥齿轮性能、寿命、制造效率等的有效提升,对于我国汽车零部件产业的创新能力和竞争力的提升,以及推动我国汽车工业的发展,都具有十分重要的理论意义和工程意义。本文以汽车后桥从动螺旋锥齿轮的精密锻造工艺为研究对象,通过热模拟实验、理论分析、数值模拟相结合的方法,对材料的热变形行为、预成形优化、材料流动规律、模具的不均匀弹性变形等进行了较为系统的研究,对螺旋锥齿轮的精密锻造工艺方案进行了多方面的优化。论文的主要研究工作如下:(1)利用Gleeble-3800热模拟实验机对齿轮钢22CrMoH进行了等温热压缩试验,分析了该齿轮钢材料的高温变形行为规律,研究了变形温度、应变速率对其热压缩过程中的流变应力和材料内部微观组织的影响。基于Arrhenius本构方程建立了该材料的本构模型和热加工图,为数值模拟和锻造工艺参数的选择等奠定了基础。(2)提出了“下料-镦粗冲孔复合-辗扩预成形-终锻”的从动螺旋锥齿轮精密锻造成形工艺方案。在Deform平台上建立了基于径向环轧机的环件径向轧制热力耦合有限元模型,分析了齿轮坯预成形过程中材料的变形速度、应力应变、温度等重要物理场量的分布特点和变化规律。通过理论分析及实验验证,研究了进给速度、转速、轧辊尺寸等因素对环件的宽展现象和鱼尾缺陷的影响。通过正交实验分析,研究了上述因素对宽展现象以及鱼尾缺陷的影响规律。(3)优化了预成形工艺参数。为降低环件轧制时产生的宽展现象和鱼尾缺陷对环件的尺寸精度和后续加工带来的不利影响,建立了环件轧制工艺参数与宽展系数、鱼尾系数的非线性神经网络模型,采用蚁群优化算法在神经网络的解空间中搜索决策工艺参数的最优组合,在优化参数组合下轧制得到的环件可以满足宽展系数较小、鱼尾系数适中的综合目标,实现预成形坯料的良好成形。(4)对螺旋锥齿轮的终锻成形过程进行数值模拟分析,研究了成形过程中材料流动与充填规律,以及应力应变场、温度场和成形载荷的分布和演变规律,分析了所提出的锻造工艺的合理性。为提高锻造成形的精度,指导模具齿形的设计与修正,对锻造过程的模具应力及模具齿形的弹性形变进行了数值模拟分析,研究了模具应力和变形的分布特点和变化规律,获得了模具齿形上不均匀的弹性变形规律。针对终锻过程成形载荷大且锻件应力分布复杂的问题,提出了一种预成形坯料的设计方案,以成形载荷及锻件等效应力最小为优化目标,建立了预成形坯料的响应面优化设计模型,实现了预成形坯料的优化。

张雪莉[3](2021)在《汽车后桥半轴塑性成形工艺设计与数值模拟研究》文中提出随着我国汽车工业飞速发展,中国制造的汽车产品正不断迈入国际市场,汽车及其零部件设计与制造的要求越来越高——高质量、高效率、低耗能和低成本,后桥半轴作为汽车传动系统中的重要零部件之一也被寄予厚望。汽车后桥半轴通过传送扭矩和弯矩,使左右驱动车轮具备在汽车行驶过程中所需的差速功能,其工作环境复杂恶劣,制造精度和零件强度直接影响车辆驱动后桥系统的使用性能和寿命。该零件由法兰盘、阶梯轴、花键组成,属于长度很长、轴向横截面积变化大的大盘长轴类零件,其中法兰盘结构复杂、高径比很小、尺寸精度高,阶梯轴直径变化小、长度很长。半轴传统生产工艺多采用机加工、多工序锻造、轧制成形及其复合工艺等,在生产过程中出现成形质量差、成形效率低、材料利用率低等问题,不符合汽车轻量化、绿色化、智能化的发展需求。为降低半轴的研发周期和生产成本,提高生产效率、成形质量和产品精度,本文开展了半轴辊锻与锻造成形相结合的复合塑性成形工艺研究和数值模拟,主要研究内容如下:从零件图入手对汽车后桥半轴零件的结构特点进行分析,制定半轴塑性成形工艺方案和工艺流程,采用辊锻工艺成形半轴阶梯轴部分,分别采用摆辗和精密镦锻工艺成形法兰盘,进而对拟定方案的相关参数进行分析计算。确定了辊锻件图及辊锻道次,选择了椭圆-圆型型槽系,计算了型槽尺寸参数,设计了两道次辊锻模具;计算了法兰盘摆辗成形和镦锻成形坯料尺寸、成形力;完成了设备选型。利用DEFORM-3D软件分析杆部阶梯轴两道次辊锻成形过程,修正了模具结构。研究坯料初始温度、模具预热温度、摩擦和辊缝对成形性及应变场、温度场和模具载荷的影响规律,进行参数择优;基于优化后的参数分析成形过程中的应力应变场、金属流动速度场、模具载荷、温度场等分布情况。结果表明,采用辊锻成形工艺,能够获得金属流线性好、成形质量高的辊锻件,成形时间约为3s,同时材料利用率高、生产成本低,后续只需少量机加工,大大提高了生产效率。研究了头部法兰盘摆辗成形工艺,分析其成形过程和应力应变场、成形载荷、温度场、损伤等变化规律,通过摆辗成形获得的法兰盘摆辗件尺寸精度较低、后续需大量机加工,成形时间约为10 s,载荷稳定性好,整体应力、应变分布更加均匀,但在易开裂区域存在高应力集中现象。设计了法兰盘一次精密镦锻成形工艺,针对部分区域填充不满的问题,优化模具圆角;通过数值模拟探讨了温度、摩擦及运行速度对载荷、应力的影响规律,确定最佳工艺参数,并在此基础上进一步分析成形过程中的应力应变场、速度场、载荷和温度场等,验证了法兰盘一次镦锻成形方案的可行性。结果表明,一次镦锻成形可获得尺寸精度高的法兰盘镦锻件,材料利用率高,成形时间约为2 s,成形载荷较大但在额定范围内,应力应变分布合理,完全满足半轴产品使用性能要求。

张显龙[4](2019)在《基于UG/Open GRIP的螺旋圆锥齿轮建模及锻造工艺性研究》文中研究说明高性能螺旋锥齿轮是汽车驱动桥中的关键零件,锥齿轮产品质量的高低直接决定了汽车驱动和承重效果,是汽车的核心安全部件。中桥螺旋圆锥齿轮的齿面结构复杂、齿形建模困难,传统建模方式已无法满足灵活多变的生产需求。因此,研究齿面的几何结构、齿轮的设计方法,实现螺旋锥齿轮的自动化建模,对于提高螺旋圆锥齿轮的建模效率和保证其建模质量具有重要意义。本文以某型汽车中桥从动螺旋圆锥齿轮为研究对象,以UG NX为开发平台,主要针对齿面曲线方程的推导、齿形建模的开发设计、齿轮锻造坯料的结构设计与优化进行研究,并采用UG/Open GRIP开发了螺旋锥齿轮自动化建模模块。主要研究工作如下:通过对齿轮建模中所涉及的空间曲线参数方程的推导,研究了齿轮三维设计的理论基础,所涉及的曲线包括:平面渐开线、螺旋线、球面渐开线与齿形弧线。为构建锥齿轮主体的几何结构,推导了基于锥面角度的齿面方程;通过联立锥面投影线和球面渐开线方程,建立了等高齿螺旋圆锥中锥面偏置距以及基本圆弧的尺寸和位置。研究了GRIP语言在实体建模中的使用方法,综合分析了GRIP语言模块和常用的建模语句,阐明了GRIP语句的基本结构以及各类语句在实体建模中的作用;研究了齿轮自动建模中所涉及函数的用法,分析了GRIP语法与逻辑准则、建模程序语句可能存在的语法与字符串错误,归纳了GRIP DEBUG方法。解决了齿形线与空间曲面的建模问题,基于所推导各类齿轮的齿面曲线参数方程,开发了直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮、螺旋圆锥齿轮的建模程序,实现了齿轮的三维自动化建模。运用UG/Open MenuScript开发方法,集成齿轮库建模程序,开发了齿轮库菜单栏与交互式工具栏,提高了齿轮建模程序的调用速度。研究了锻造成形过程有限元分析的建模方法,采用GRIP语言开发了齿轮锻造坯料的模型库,进行了等高齿螺旋圆锥齿轮热锻成形过程的数值模拟研究,分析了坯料壁厚对等高齿螺旋圆锥齿轮热锻成形的影响。

郑方焱[5](2017)在《动轴变速齿轮传动理论及应用》文中研究表明齿轮几何学,即齿轮啮合理论,是一门研究共轭齿面接触传动原理、共轭齿面几何设计、共轭齿面几何关系的古老而现代的机械工程与数理科学相交叉的学科,是现代齿轮设计和制造的基础。目前有关齿轮理论的着作和文献均以定轴齿轮传动为基本出发点,该基本点规定了两传动齿轮轴线的相对位置在传动的过程中不发生改变。若对该基本点进行推广,假设齿轮传动过程中轴线相对运动,则可以得到动轴齿轮传动*。动轴齿轮传动是对定轴齿轮传动的一种推广,以此建立起的传动理论则是一种更广义的齿轮传动理论,能更好的解释齿轮设计和制造中的诸多问题。本研究提出动轴齿轮传动的基本假设,尝试建立完善的动轴变速比齿轮传动理论体系,涵盖齿轮的传动原理、齿面的几何设计、齿面的制造和齿轮传动机构的设计等问题,研究主要工作可概括如下:(1)齿轮传动原理提出动轴齿轮传动基本概念:假设一对齿轮传动的过程中,其轴线的夹角和偏置距是不断变化的;将变化的轴偏置和轴交角均定义为主动轮转角的函数;传统的定轴齿轮传动是动轴齿轮传动理论下轴交角和轴距为常数的一种特例。建立动轴齿轮传动的基础椭球面坐标系:基于动轴齿轮传动的基本概念,以旋量理论为基础,求解得到动轴齿轮传动的瞬时轴;将主动轮转角、传动比、以及瞬时轴的参数作为基本量,建立空间椭球面坐标系;研究其三个主要的坐标曲面:瞬轴面,横断面与轴向面;将线啮合瞬轴面成拓展成点啮合,讨论了空间齿轮传动的节曲面。(2)齿面几何设计研究了线接触共轭齿面的产形原理和方法,应用于线啮合齿轮传动设计:根据啮合基本原理讨论了产形轮的存在性,并研究产形轮的两种类型,即定轴产形轮与动轴产形轮(定轴产形轮和被产形齿轮之间构成定轴齿轮传动,动轴产形轮和被产形齿轮之间构成动轴齿轮传动);以动轴产形轮和自由齿面齿条为基础,建立产形轮齿面的自由构造方法;结合产形运动关系,推导了线啮合共轭齿面的基本方程。研究了点接触共轭齿面的产形原理和方法,应用于空间点啮合齿轮传动设计:以空间传动齿轮的节曲面为基础,建立曲面上产形轮的运动标架;以最一般的螺旋产形轮为基础,建立了产形轮在上述运动标架上的位姿;以传动齿轮节曲面上点的速度为基础,建立了用该动轴产形轮产形点啮合共轭齿廓的运动关系,最终导出了空间点啮合共轭齿面的方程。研究了基础齿条齿面的自由修形原理和方法,应用于各类齿轮传动的修形设计:以基础齿条的齿面几何为基础,在齿廓和齿长曲线函数的基础上叠加修形函数局部重构基础齿条的齿面,并映射到相应产形轮的齿面上,最终基于产形原理获得相应齿轮的修形齿面几何;以降低齿轮传动对制造误差的敏感性为目标,研究了热锻直齿圆锥和直齿非圆锥齿轮的修形设计方法,并开发了相应的修形设计软件。(3)齿面加工制造建立了能适用于众多工艺类型和机床形式的齿轮展成法制造的联动数学模型,应用于齿轮的展成法切削加工:以动轴齿轮传动为基础,确定了产形刀具和产形轮之间坐标变换关系;结合齿轮加工机床刀轴和工件轴的运动关系,最终建立展成法齿轮制造的联动数学模型;以此为基础,对插齿加工和铣齿加工非圆齿轮进行了研究(包括非圆柱外齿轮、非圆柱内齿轮、斜齿非圆柱齿轮、弧齿非圆锥齿轮、曲线齿非圆柱齿轮),建立了机床的运动关系,推导了多轴联动的数学模型,研究了齿轮加工中的若干工艺问题,并完成了相应齿轮的制造和加工软件的开发。(4)齿轮机构设计提出了动轴齿轮传动机构的概念,并就平面变中心齿轮单级传动及相应轮系的机构学特点进行了初步的讨论:讨论了研究动轴齿轮传动的机构的可行性及应用优势;以变中心距齿轮传动为例,研究了三种基本的单级齿轮传动形式(分别为圆柱-圆柱齿轮变中心距传动,圆柱-非圆柱齿轮变中心距传动,非圆柱-非圆柱齿轮变中心距传动),分析了这些传动形式的特点;以单级传动为基础,研究了二级变中心距轮系,分析了其较传统定轴齿轮传动的应用优势,并就三种基本的传动(即外-外齿轮变中心距传动、内-内齿轮变中心距传动以及外-内齿轮变中心距传动)的机构学特点进行了研究和讨论;结合动轴齿轮传动理论,研究了非圆齿轮差动行星轮系,从而提出了一种新型的非圆齿轮系列分割器。

丁瑞良[6](2016)在《汽车后桥从动螺旋伞齿轮精密锻造工艺的研究》文中研究说明从动螺旋伞齿轮是汽车后桥主减速器上的重要传动部件。随着螺旋伞齿轮需求量的增大、质量标准的提高以及加工成本的控制,要求有创新的生产工艺来适应这种市场需求,因此螺旋伞齿轮精锻工艺成为了整个汽车行业所研究的方向之一。本文主要研究了汽车后桥从动螺旋伞齿轮的精密锻造工艺,该工艺不仅能够节省材料、提高加工效率,而且能够改善齿轮内部微观结构,提高齿轮性能,从而保证精密锻造所得到锻件的质量可以满足汽车后桥从动螺旋伞齿轮的质量要求。本文主要研究内容及结论如下:(1)利用CATIA V5R21三维建模软件对所研究的汽车后桥从动螺旋伞齿轮进行数学建模,并建立锻件的三维数学模型,计算出其体积为3.15×10-4 m3,根据塑性变形过程中体积不变的原则设计坯料和模具的形状及尺寸。(2)利用DERORM-3D有限元模拟软件对汽车后桥从动螺旋伞齿轮的精密锻造成形工艺进行模拟分析,并对坯料尺寸、成形温度、成形速度和摩擦系数、模具结构对成形过程的影响进行了系统的分析,得到最优的加工方案。得出结论如下:当所选材料为20Mn Cr5、坯料尺寸为内径125 mm外径175 mm高33.5 mm、上表面锥角为18°、成形温度为800℃、成型速度为12.5 mm/s、使用水剂石墨作为润滑剂时,成形效果最好。(3)对于所得到的最优加工方案的温精锻过程进行数值模拟,并从网格划分、行程-载荷曲线、等效应力、等效应变、金属流动规律以及温度方面对成形过程进行了综合的分析,得出汽车后桥从动螺旋伞齿轮精密锻造成形工艺可以分为上模具压入坯料阶段、镦粗阶段、齿形成形阶段和形成飞边阶段4个阶段,并把齿轮分成大变形区(齿形部分)和小变形区(齿轮下部分)两部分进行分析研究,分别研究了这两部分在成形各个阶段的规律以及该工艺的可行性。(4)对于冷精整过程进行数值模拟,并从网格划分、行程-载荷曲线、等效应力、等效应变以及金属流动规律方面对冷精整过程进行了综合的分析,得出冷精整的变形主要发生在齿形部分,其中变形最大的区域主要集中在齿形上表面,证明冷精整过程能够提高齿轮齿形部分的尺寸精度;冷精整过程中载荷、等效应力及等效应变会随行程的增大而增大,最大载荷和最大等效应力均比温精锻过程大,而最大等效应变却小于温精锻过程。

王鹏飞[7](2016)在《汽车主动螺旋伞齿轮坯精密塑性成形工艺的数值模拟研究》文中研究说明汽车后桥主动螺旋伞齿轮由于其复杂的工况环境是汽车中需求量较大的一个零部件,主动螺旋伞齿轮的最易损坏部位除了螺旋伞齿外还有轴和螺旋伞齿锥头的连接部位。主动螺旋伞齿的锻造成形难度较大,成形技术还在攻关阶段,目前还是主要以切削成形为主,其质量除了受切削参数和切削工具影响外还受到成形的齿轮坯的影响。为了进一步提高主动螺旋伞齿轮的质量,控制生产成本,本文通过DEFORM有限元仿真成形模拟软件着重研究了前期成形主动螺旋伞齿轮坯的各种成形工艺。并分析了各工艺成形过程中金属的流动情况、应力应变、模具载荷以及破损值等指标,根据成形力和成形特点为各种工艺的每个工序配置了相关的设备。通过研究发现,采用常规楔横轧的轧楔轧制主动螺旋伞齿轮坯时,在锥头大端面容易出现折叠毛边,烧损严重。在锥头和轴部衔接处破损值较大,折叠毛边容易被碾入该部位使得该部位的内部组织破坏,造成应力集中。为了尽可能的改善上述问题,本文将轧楔的垂直侧端面改为倾斜侧端面并将轧楔刃口进行圆角化。有限元模拟的实验结果表明,成形过程中金属的流动更为顺畅,基本消除了成形过程中在锥头大端面上出现的折叠现象,而且使该部位的破损值大大降低,成形质量改善了许多。采用楔横轧-立锻工序成形主动螺旋伞齿轮坯时为节省原材料提高材料利用率,在成形轴部时将直径较大部位置于两端。由于锥头部位是采用立锻成形,成形出的锥头部位尺寸精度和质量要比楔横轧工艺获得的产品更好。但是受前期楔横轧工序影响,在工件端部出现了凹坑,需要在立锻工序得到填充,这使得立锻锥头时成形力较大,需先形成飞边才可达到填充凹坑的条件。采用挤压-立锻工艺成形主动伞齿轮坯时研究了冷成型和热成型两种温度下的成形效果。这种工艺没有楔横轧时产生的凹坑,成形出的齿轮坯的质量是三种工艺最好的,尺寸精度最高,破损值最小。但是生产效率却是最低的。从研究结果可以看出,无论是楔横轧-立锻工艺还是挤压-立锻工艺,最后的立锻工序不仅仅是用来成形锥头,对前期成形的坯料还兼顾了精整和矫直的作用。

宋宇超[8](2016)在《汽车后桥螺旋伞齿轮铸锻复合成形工艺的数值模拟研究》文中研究说明随着汽车产销量的高速增长,螺旋伞齿轮作为汽车后桥主减速器中的重要传动部件,其需求量逐渐增大,对品质的要求越来越高,同时对成本的控制也提出了新的要求。螺旋伞齿轮一般采用锻造和机械加工工艺进行生产。锻造工艺工序较多、成本较高,机械加工会切断金属纤维组织从而降低齿轮的强度和使用寿命,而且生产效率不高,材料损耗较大。因此,改进传统制造工艺势在必行。本文提出了采用铸锻复合成形工艺生产螺旋伞齿轮的方法。通过对铸造和锻造工艺过程进行有限元数值模拟,优化了齿形和相关工艺参数并验证了复合工艺的优越性。模拟结果表明,铸锻复合工艺可有效改进螺旋伞齿轮产品质量,提高材料利用率和生产效率,降低产品成本,具有潜在的实际应用价值。本文的主要研究内容及结论如下:1.冷精锻预制坯的齿形形状和尺寸是影响螺旋伞齿轮冷精锻质量的重要因素。本文提出了均匀扩散齿形和非均匀扩散齿形两种方案并建立了对应的数学模型,利用DEFORM-3D软件进行了冷精锻成形工艺数值模拟分析,得到了不同齿形方案下冷精锻工艺过程的载荷-行程曲线、应力应变分布图以及金属流动状况图。通过对模拟结果的分析对比发现,采用非均匀扩散齿形方案的预制坯且齿形最大精锻量为0.6mm时成形载荷合理,冷精锻效果最好。由此确定了螺旋伞齿轮冷精锻预制坯的优化齿形。2.热模锻预制坯的齿形和锥度对于螺旋伞齿轮闭式热模锻成形过程影响很大。热模锻预制坯的齿形设计既要保证能在热模锻过程中消除铸造缺陷,又要满足闭式热模锻成形工艺的要求。本文借鉴分流理论提出近似梯形齿形方案使热模锻时预制坯齿顶留有一定分流空间从而促进金属合理流动填充型腔。减小热模锻预制坯锥度使其小端先于其他部位成形,这样有利于改善金属流动状况使齿形各部分同时成形完毕。模拟结果显示当热模锻预制坯锥度比齿形模锥度小3°、近似梯形齿形齿高达到5.8mm时成形效果最理想。由此确定了螺旋伞齿轮热模锻预制坯的优化齿形和锥度。3.根据热模锻预制坯的质量要求,对各种铸造工艺进行了分析比较,确定使用覆膜砂铸造工艺进行模锻预制坯的精密铸造并选取了铸型材料的种类。本文设计了中心顶注型和浇冒口共用型两种浇注方案并计算出了冒口和浇注系统的尺寸。利用Anycasting软件分析铸件充型和凝固过程,确定了中心顶注型浇注方案更适合于螺旋伞齿轮模锻预制坯的精密铸造。4.本文研究了浇注温度和浇注速度对螺旋伞齿轮铸件成形质量的影响。通过模拟不同浇注温度和浇注速度的铸件凝固后缺陷分布状况得知:在一定温度范围内,浇注温度越高,齿轮坯铸件缩孔类缺陷越少并由此确定了最佳浇注温度为1640℃;浇注速度对于齿轮铸件上表面残余空气分布有影响并由此确定了最佳浇注速度为0.8m/s。

王霞[9](2016)在《从动螺旋锥齿轮毛坯制造全过程仿真及模具寿命的研究》文中认为从动螺旋锥齿轮是汽车车桥的一个重要零件,近年来,随着汽车产业的繁荣,从动螺旋锥齿轮毛坯的需求量越来越高。与传统的齿轮毛坯开、闭式模锻生产工艺相比,辗环工艺生产大型从动螺旋锥齿轮毛坯,具有设备吨位小、工作环境好、材料利用率和生产率高等多方面的优点。磨损失效和疲劳失效是从动螺旋锥齿轮毛坯闭式模锻模具失效的两种主要形式。由于成形过程中模具的应力有着复杂的变化,目前对于齿轮毛坯模具的失效机理和原因缺乏深入细致的研究。对从动螺旋锥齿轮毛坯的辗环生产工艺全过程进行仿真研究,尤其是辗环过程,这对于环形齿坯类零件生产效率的提高及其工艺设计周期的缩短具有重要意义,这将大为减轻设计人员的劳动强度,进一步提高企业的设计效率和生产能力。成形过程中影响热锻模失效的因素,这也是一个值得考量的问题,对于延长模具寿命有重要意义。文中采用的从动螺旋锥齿轮毛坯辗环生产工艺流程:带锯机棒材下料—感应电炉加热—空气锤镦粗冲孔校形—辗扩机辗扩成形—模锻机模锻。采用三维有限元软件Deform-3d对从动螺旋锥齿轮毛坯进行制造全过程仿真,结果显示成形良好,无不良缺陷,这可为同类环件工艺和模具设计提供参考。针对生产全过程中的重要步骤——辗环,研究了预制件高度对能耗和辗环后锻件质量的影响,结果显示高度较小的预制件总体能耗较小,得到的环件凹坑缺陷也更小。针对闭式热模锻模具的磨损失效,本文基于Deform仿真平台,运用正交实验方法研究了模具硬度、锻压速度、模具预热温度和坯料初始温度对上、下模具成形载荷和磨损量的影响,在此基础上对其进行了极差分析和方差分析,可得最优的成形参数,进行了验证实验并估算了模具的磨损寿命,模拟结果与工厂热锻模实际寿命相符。针对闭式热模锻模具的疲劳失效,本文采用弹塑性有限元模型分析闭式模锻过程模具的应力分布,模拟结果显示应力集中较严重,从模拟结果来看,最大等效应力峰值出现在模具小圆角附近,容易导致模具小圆角部位的疲劳失效。这与生产中的实际情况相吻合,说明模拟结果可靠。采用不同的模腔几何形状参数和成形工艺参数进行模拟,分析了不同参数对模具应力场和温度场的影响。在此基础上采用局部应力—应变方法建立起与模具应力紧密相关的疲劳寿命估算模型并计算了模具的疲劳寿命。模具FEM分析与寿命估算模型的建立,使模具疲劳寿命估算有理论可依,估算结果可以定性的判断模具设计的优劣,为模具开发和企业生产提供参考依据。

孙晓旭[10](2013)在《汽车后桥主减速器从动螺旋伞齿轮锻坯成形工艺研究及数值模拟》文中指出从动螺旋伞齿轮是汽车后桥主减速器的重要零件之一,在汽车的传动过程中起着承受载荷的重要作用。随着汽车产量的逐年上升,螺旋伞齿轮的需求量也逐年增加。对于用于该类齿轮加工的毛坯要求质量高、批量生产时要节能省材。所以,优化现有毛坯成形工艺、提高质量、降低成本和减小噪音成为汽车行业重要的研究方向。本课题主要研究内容如下:一、对齿轮坯的各种成形工艺进行对比分析,得出了适于本课题齿轮坯的成形工艺方案。二、分别对闭式模锻、单件辗环工艺、双件辗环工艺的毛坯尺寸、成形模具、设备选取进行理论计算,通过综合比较,确定了成形螺旋伞齿轮坯的工艺方案。三、利用DEFORM-3D有限元数值模拟软件对辗环成形工艺进行数值模拟实验验证和优化,确定辗环时所需预制坯的优化形状和尺寸。四、在单件辗环成形工艺的基础上,对双件辗环成形进行数值模拟,对模拟实验结果分析说明。本文对从动螺旋伞齿轮坯的两种成形工艺即闭式模锻工艺和辗环工艺进行比较。分别计算出两种成形工艺的材料利用率,通过对比结果可知辗环工艺与闭式模锻工艺相比材料利用率有所提高。再通过对比使用设备及能源损耗,最终选取闭式辗环成形工艺为成形齿轮坯的最优工艺方案。在单件辗环工艺的基础上,对双件辗环成形过程进行数值模拟,通过对成形过程应力应变分布、几何形状、成形尺寸分析说明,表明应力应变分布规律与单件辗环变形过程大体一致,且几何形状、成形尺寸满足要求。通过对单、双件辗环成形材料利用率对比分析,得出双件辗环成形工艺与单件辗环成形工艺相比材料利用率有所提高,且生产效率提高、成本降低。这项工艺的提出为今后的生产实践提供了重要的理论依据。

二、汽车后桥圆锥主动齿轮锻造的工艺改进(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、汽车后桥圆锥主动齿轮锻造的工艺改进(论文提纲范文)

(1)等高齿螺旋锥齿轮及其精密锻模的三维自动化建模(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 等高齿螺旋锥齿轮的研究现状
        1.2.1 等高齿螺旋锥齿轮建模方法的研究现状
        1.2.2 模具建模与精密锻造技术的研究现状
        1.2.3 UG/Open GRIP的应用现状
        1.2.4 目前研究中存在的问题
    1.3 课题背景与意义
    1.4 课题研究内容与研究方法
第2章 等高齿螺旋锥齿轮的参数方程的建立
    2.1 引言
    2.2 球面渐开线
        2.2.1 球面渐开线的性质
        2.2.2 球面渐开线方程的建立
    2.3 齿形螺旋线
        2.3.1 延伸外摆线的形成与性质
        2.3.2 任意一点螺旋角的计算
        2.3.3 假想平面齿轮齿数的计算
        2.3.4 铣刀刀位与中点螺旋角的关系
        2.3.5 齿形螺旋线的平面极坐标方程的计算
        2.3.6 齿形螺旋线的空间直角坐标方程的计算
    2.4 等高齿螺旋锥齿轮的几何计算
        2.4.1 节圆与基圆的参数计算
        2.4.2 齿顶圆与齿根圆的参数计算
    2.5 N型齿与G型齿的刀位计算及齿形修正
        2.5.1 N型齿的刀位计算
        2.5.2 G型齿的刀位计算
        2.5.3 N型齿与G型齿的齿形修正
    2.6 本章小结
第3章 基于UG/Open GRIP的齿轮模型的建模
    3.1 引言
    3.2 齿轮三维模型的构建
        3.2.1 齿轮基体的构建
        3.2.2 齿形实体的构建
        3.2.3 齿根圆角的构建
    3.3 锻造余量的添加
        3.3.1 齿形齿宽余量与齿轮基体余量的添加
        3.3.2 齿面余量的添加
        3.3.3 齿根余量与齿顶余量的添加
    3.4 齿轮的修整
        3.4.1 小端齿顶的修整
        3.4.2 大端的修整
        3.4.3 拔模斜度的添加
    3.5 锻造圆角的构建
        3.5.1 齿轮基体的圆角构建
        3.5.2 齿形的圆角构建
    3.6 飞边的设计
    3.7 温度对锻件尺寸的影响
    3.8 锻件和模具弹性变形的影响
    3.9 工具栏菜单的制作
        3.9.1 配置调用环境
        3.9.2 可执行文件的调用
    3.10 齿轮模型建模的运行结果
        3.10.1 齿轮三维实体模型的运行结果与对比
        3.10.2 齿轮锻件模型的运行结果
    3.11 本章小结
第4章 基于UG/Open GRIP的等高齿精密锻模设计
    4.1 引言
    4.2 精密锻模的结构设计
        4.2.1 模架、模块与导向装置
        4.2.2 齿形模的结构
        4.2.3 预应力组合凹模结构
        4.2.4 精密锻模的二维示意图
    4.3 精密锻模三维实体模型的建模
        4.3.1 顶杆的建模
        4.3.2 模块的建模
        4.3.3 预应力圈的建模
        4.3.4 垫板的建模
        4.3.5 压圈的建模
        4.3.6 模座的建模
        4.3.7 导套与导柱的建模
    4.4 螺纹孔与螺栓的建模
        4.4.1 子程序的调用
        4.4.2 螺纹的基础内容
        4.4.3 螺纹函数的构建
        4.4.4 螺纹孔的建模
        4.4.5 螺栓的建模
    4.5 自动化建模的运行结果
    4.6 本章小结
第5章 等高齿螺旋锥齿轮的锻造工艺性研究
    5.1 引言
    5.2 20CrMnTiH钢的高温热变形行为
        5.2.1 试验方案
        5.2.2 本构方程的模型
        5.2.3 热加工图
    5.3 锻造模拟仿真前的分析建模
        5.3.1 加工温度和应变速率的选择
        5.3.2 20CrMnTiH钢的材料性能参数
        5.3.3 模具材料性能参数
        5.3.4 模具齿形不均匀弹性变形的影响
        5.3.5 仿真模具的建模
        5.3.6 坯料截面形状的设计
    5.4 等高齿螺旋锥齿轮的热锻工艺模拟
        5.4.1 DEFORM仿真模拟参数设置
        5.4.2 坯料截面参数的选择
    5.5 热锻工艺模拟结果分析
        5.5.1 成形效果分析
        5.5.2 等效应力分析
        5.5.3 载荷分析
        5.5.4 模具应力与变形分析
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间完成的论文和软件
攻读硕士学位期间参与的科研项目
学位论文评阅及答辩情况表

(2)从动螺旋锥齿轮精密锻造成形及其数值模拟研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 螺旋锥齿轮概述
        1.2.1 螺旋锥齿轮简介
        1.2.2 螺旋锥齿轮加工技术
    1.3 齿轮精锻技术的发展与研究现状
        1.3.1 齿轮精锻技术的发展
        1.3.2 齿轮精锻技术的研究现状
    1.4 齿轮精锻技术当前存在的问题
    1.5 选题意义及主要研究内容
        1.5.1 课题背景及意义
        1.5.2 课题研究内容与研究方法
第2章 22CrMoH齿轮钢热压缩实验研究
    2.1 引言
    2.2 实验方案
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验设备
        2.2.3 实验步骤
    2.3 实验结果及分析
        2.3.1 应力应变特征
        2.3.2 微观组织观察
    2.4 本构方程的构建
    2.5 热加工图的绘制
    2.6 本章小结
第3章 齿轮坯预成形工艺数值模拟及宽展变形研究
    3.1 引言
    3.2 大模数螺旋锥齿轮锻造成形工艺方案
    3.3 环件轧制力学原理
        3.3.1 咬入条件
        3.3.2 锻透条件
    3.4 主要轧制工艺参数
        3.4.1 轧制比
        3.4.2 每转进给量
        3.4.3 轧制时间
        3.4.4 进给速度
    3.5 环件轧制有限元模型的建立
    3.6 环件轧制数值模拟分析
        3.6.1 模拟结果分析
        3.6.2 等效应力和应变分析
        3.6.3 温度分析
        3.6.4 宽展结果分析
    3.7 环件轧制参数对宽展的影响
        3.7.1 进给速度对宽展的影响
        3.7.2 转速对宽展的影响
        3.7.3 芯辊尺寸对宽展的影响
        3.7.4 驱动辊尺寸对宽展的影响
    3.8 本章小结
第4章 齿轮坯预成形工艺参数的优化
    4.1 引言
    4.2 影响环件轧制宽展的主要因素
        4.2.1 进给速度对环件宽展的影响
        4.2.2 转速对环件宽展的影响
        4.2.3 轧辊尺寸对环件宽展的影响
    4.3 正交实验设计
        4.3.1 实验目的及实验指标
        4.3.2 考察因素及因素水平
        4.3.3 正交表的选择
    4.4 正交实验结果分析
        4.4.1 正交实验结果分析方法
        4.4.2 正交实验结果分析
    4.5 基于蚁群算法的环件轧制工艺参数神经网络优化
        4.5.1 环件轧制工艺参数神经网络的建立
        4.5.2 建立多目标优化模型
        4.5.3 蚁群算法优化
    4.6 本章小结
第5章 终锻过程数值模拟及模具弹性变形研究
    5.1 引言
    5.2 螺旋锥齿轮锻造工艺有限元分析
        5.2.1 建立有限元模型
        5.2.2 速度场分布及演变规律分析
        5.2.3 应力应变场分布及演变规律分析
        5.2.4 载荷-行程曲线分析
    5.3 模具齿形不均匀弹性形变分析
        5.3.1 建立有限元模型
        5.3.2 模拟结果分析
    5.4 基于响应面的预成形坯料截面形状优化
        5.4.1 预成形坯料形状设计
        5.4.2 设计变量的选择和优化目标的确定
        5.4.3 建立响应曲面模型
        5.4.4 响应曲面分析
        5.4.5 最优解分布
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间完成的论文
攻读硕士学位期间参与的科研项目
学位论文评阅及答辩情况表

(3)汽车后桥半轴塑性成形工艺设计与数值模拟研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 汽车后桥半轴及生产制造工艺
        1.2.1 后桥半轴结构形式
        1.2.2 传统制造方法
        1.2.3 辊锻-镦锻复合成形新工艺
    1.3 后桥半轴相关成形技术的发展动态
        1.3.1 后桥半轴成形技术研究与应用现状
        1.3.2 辊锻技术的发展及应用
    1.4 体积成形有限元数值模拟研究现状
        1.4.1 塑性加工数值模拟原理与发展
        1.4.2 数值模拟在体积成形工艺分析中的应用
    1.5 选题依据及主要研究内容
第2章 后桥半轴成形工艺分析及模具设计
    2.1 汽车后桥半轴零件结构及材料分析
        2.1.1 零件结构
        2.1.2 材料分析
    2.2 成形工艺方案的制定
        2.2.1 毛坯下料
        2.2.2 加热
        2.2.3 半轴杆部阶梯轴成形
        2.2.4 半轴头部法兰盘成形
        2.2.5 机加工及热处理
    2.3 阶梯轴辊锻成形工艺设计
        2.3.1 辊锻毛坯尺寸的确定
        2.3.2 辊锻道次的确定
        2.3.3 辊锻型槽系的选取
        2.3.4 辊锻模具设计及辊锻机的选取
    2.4 法兰盘摆辗成形工艺设计
        2.4.1 法兰盘部分毛坯尺寸的确定
        2.4.2 摆辗机的选取
    2.5 法兰盘精密镦锻成形工艺设计
        2.5.1 毛坯尺寸确定
        2.5.2 镦锻机的选取
    2.6 本章小结
第3章 阶梯轴辊锻成形数值模拟
    3.1 数值模拟软件选择
        3.1.1 DEFORM软件平台选择
        3.1.2 有限元模拟方法选择
    3.2 有限元模拟前处理
        3.2.1 辊锻成形几何模型构建
        3.2.2 网格划分与模拟控制
        3.2.3 初始边界条件处理
    3.3 模具修正与优化
        3.3.1 初修正
        3.3.2 再修正
    3.4 主要工艺参数对锻件成形性的影响
        3.4.1 特征段的选取
        3.4.2 坯料初始温度对成形性的影响
        3.4.3 摩擦对成形性的影响
        3.4.4 辊缝对成形性的影响
    3.5 工艺参数对变形过程中力学量场的影响
        3.5.1 坯料初始温度
        3.5.2 模具预热温度的影响
        3.5.3 摩擦因子的影响
        3.5.4 辊缝的影响
    3.6 参数择优条件下辊锻成形过程分析
        3.6.1 载荷变化
        3.6.2 速度场分析
        3.6.3 应力场分析
        3.6.4 温度场分析
    3.7 本章小结
第4章 半轴法兰盘摆辗成形数值模拟
    4.1 法兰盘摆碾成形有限元模型构建
        4.1.1 毛坯简化
        4.1.2 网格划分与模拟控制
        4.1.3 初始边界条件处理
    4.2 法兰盘摆辗成形数值模拟分析
        4.2.1 法兰盘摆辗成形过程
        4.2.2 金属流动规律
        4.2.3 等效应力场分析
        4.2.4 等效应变场分析
        4.2.5 温度场分析
        4.2.6 行程-载荷
    4.3 摆辗法兰盘损伤分析
        4.3.1 损伤分析
        4.3.2 易开裂区应力应变分析
    4.4 本章小结
第5章 半轴法兰盘精密镦锻成形数值模拟
    5.1 法兰盘镦锻成形有限元模型构建
        5.1.1 几何模型构建
        5.1.2 网格划分与模拟控制
        5.1.3 初始边界条件处理
    5.2 模具圆角优化
        5.2.1 圆角r的设置
        5.2.2 圆角r的影响规律
    5.3 主要工艺参数对载荷及应力的影响
        5.3.1 工艺参数的设置
        5.3.2 镦锻速度的影响规律
        5.3.3 摩擦的影响规律
        5.3.4 模具预热温度的影响规律
        5.3.5 坯料初始温度的影响规律
    5.4 镦锻成形数值模拟结果分析
        5.4.1 法兰盘镦锻成形过程
        5.4.2 载荷分析
        5.4.3 速度场分析
        5.4.4 等效应力场分析
        5.4.5 等效应变场分析
        5.4.6 温度场分析
        5.4.7 镦锻法兰盘损伤分析
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 主要研究成果
    6.2 研究工作展望
参考文献
作者简介及硕士间所取得的科研成果
致谢

(4)基于UG/Open GRIP的螺旋圆锥齿轮建模及锻造工艺性研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 UG/Open GRIP二次开发方法的研究现状
        1.2.1 UG/Open GRIP的语言特性
        1.2.2 UG/Open GRIP在工程建模中的应用
    1.3 螺旋圆锥齿轮建模与精锻工艺的研究现状
        1.3.1 螺旋圆锥齿轮建模方法的研究
        1.3.2 螺旋圆锥齿轮精密锻造工艺的研究现状
        1.3.3 存在问题
    1.4 课题背景、目的与意义
    1.5 课题研究内容与研究方法
第2章 齿轮三维设计的理论基础
    2.1 引言
    2.2 平面渐开线
        2.2.1 渐开线的几何性质
        2.2.2 渐开线参数方程
    2.3 球面渐开线
        2.3.1 球面渐开线的性质
        2.3.2 球面渐开线参数方程的建立
    2.4 螺旋线与空间齿形弧线
        2.4.1 螺旋线参数方程的建立
        2.4.2 齿形弧线与中点螺旋角β_m的关系
        2.4.3 空间齿形弧线参数方程
    2.5 收缩齿建模的几何原理
        2.5.1 不等顶隙与等顶隙收缩齿的几何特点
        2.5.2 基于锥角的不等顶隙收缩齿几何参数的计算
        2.5.3 等顶隙收缩齿几何尺寸的计算
    2.6 等高齿建模的几何原理
        2.6.1 基于齿轮参数的偏置距计算
        2.6.2 齿轮圆心距(锥高)的计算
    2.7 本章小结
第3章 GRIP实体建模方法研究
    3.1 引言
    3.2 GRIP程序语句模块
        3.2.1 GRS语句格式
        3.2.2 GRIP语句结构
    3.3 GRIP在二维建模中的应用
        3.3.1 POINT函数构建点
        3.3.2 LINE函数构建直线
        3.3.3 PLAN函数构建平面
    3.4 GRIP在三维建模中的应用
        3.4.1 CIRCLE函数构建圆弧
        3.4.2 构建空间曲线
        3.4.3 SURF函数构建曲面
    3.5 GRIP DEBUG
        3.5.1 字符串错误
        3.5.2 GRIP程序语句中的语法错误
    3.6 本章小结
第4章 基于GRIP的齿轮自动建模实现
    4.1 引言
    4.2 非标准直齿圆柱齿轮的建模开发
        4.2.1 非标准圆柱齿轮的建模流程
        4.2.2 设计用户数据输入窗口
        4.2.3 空间曲线的过渡处理
        4.2.4 齿轮孔型的选择
    4.3 斜齿圆柱齿轮的建模开发
        4.3.1 斜齿圆柱齿轮的建模流程
        4.3.2 MATRIX矩阵变换
        4.3.3 齿轮建模程序中的函数调用
    4.4 直齿圆锥齿轮的建模开发
        4.4.1 锥齿轮齿坯主体的制作
        4.4.2 球面渐开线齿廓的建立
    4.5 螺旋圆锥齿轮的建模开发
        4.5.1 空间齿形弧线的绘制
        4.5.2 GPA格式中的几何参数识别
        4.5.3 齿轮建模开发中的空间曲面设计
    4.6 齿轮模型库的调用结果
        4.6.1 齿轮自建模程序的运行结果
        4.6.2 UG/Open MenuScript集成齿轮建模开发程序
    4.7 本章小结
第5章 螺旋圆锥齿轮热锻坯料设计与工艺性分析
    5.1 引言
    5.2 基于体积不变原则的坯料设计
        5.2.1 圆柱形坯料的建模开发
        5.2.2 环形坯料的参数化设计
    5.3 基于体积补偿法的坯料结构设计
        5.3.1 圆角过渡处的体积损失
        5.3.2 坯料体积补偿原理
    5.4 螺旋圆锥齿轮热精锻工艺方案的制定
        5.4.1 热精锻成形的有限元分析建模
        5.4.2 Deform仿真分析参数设置
        5.4.3 锻造坯料的选择
    5.5 螺旋圆锥齿轮锻造结果分析
        5.5.1 热锻成形等效应力
        5.5.2 载荷-行程曲线
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
学位论文评阅及答辩情况表

(5)动轴变速齿轮传动理论及应用(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的来源、研究背景与意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状及发展动态分析
        1.2.1 定速比齿轮传动研究现状
        1.2.2 定速比齿轮制造研究现状
        1.2.3 非圆齿轮的研究现状
    1.3 动轴齿轮传动的概念
        1.3.1 动轴齿轮传动的定义
        1.3.2 动轴齿轮传动的研究意义
        1.3.3 动轴齿轮传动理论的应用
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 动轴齿轮传动的椭球标系
    2.1 基本几何关系
    2.2 瞬时轴
    2.3 瞬轴面
    2.4 轴向面
    2.5 横断面
    2.6 节曲面
        2.6.1 基于参考传动比的共轭节曲面构建方法
        2.6.2 基于瞬时轴法向的共轭节曲面构建方法
        2.6.3 基于柱面的共轭节曲面构建方法
        2.6.4 基于锥面的共轭节曲面构建方法
    2.7 法向等距曲面
    2.8 本章小结
第3章 线接触共轭齿面几何
    3.1 产形轮的正向构建方法
        3.1.1 定轴产形轮
        3.1.2 动轴产形轮
    3.2 产形轮的逆向构建方法(基于传动原理)
    3.3 产形轮的齿面几何
        3.3.1 基础齿条齿面
        3.3.1.1 齿廓曲线类型及方程
        3.3.1.2 齿长曲线类型及方程
        3.3.2 圆柱产形轮
        3.3.3 圆锥产形轮
        3.3.4 螺旋产形轮
    3.4 共轭齿轮几何
        3.4.1 运动包络
        3.4.2 共轭齿面方程
    3.5 设计实例
    3.6 本章小结
第4章 点接触共轭齿面几何
    4.1 产形轮的运动标架
    4.2 产形轮的位姿
    4.3 齿面几何
    4.4 设计实例
    4.5 本章小结
第5章 齿面自由修形设计
    5.1 齿面自由修形的基本原理
    5.2 基础齿条的自由修形
    5.3 直齿圆锥齿轮修形设计
        5.3.1 直齿锥齿轮的修形系统
        5.3.2 直齿锥齿轮修形设计实例
    5.4 直齿非圆锥齿轮的修形设计
    5.5 本章小结
第6章 齿面数控展成制造
    6.1 展成法齿轮制造的通用数学模型
        6.1.1 刀具与产形轮的位置关系
        6.1.2 展成加工联动数学模型
    6.2 插齿加工
        6.2.1 插齿加工的机床类型和坐标系
        6.2.2 插齿加工非圆柱齿轮的联动数学模型
        6.2.3 切齿循环
        6.2.4 插补方法
        6.2.5 毛坯设计
        6.2.6 自动编程系统
        6.2.7 实例分析
    6.3 端面铣齿加工
        6.3.1 铣齿加工的机床类型和坐标系
        6.3.2 端面铣齿加工曲线齿非圆柱齿轮
        6.3.3 端面铣齿加工弧齿非圆锥齿轮
    6.4 本章小结
第7章 动轴齿轮传动机构
    7.1 变中心距单级齿轮传动
        7.1.1 变中心距非圆齿轮传动
        7.1.2 变中心距非圆齿轮-圆柱齿轮传动
        7.1.3 变中心距圆柱齿轮
    7.2 变中心距齿轮轮系
        7.2.1 二级变中心距外啮合轮系
        7.2.2 二级变中心距内啮合轮系
        7.2.3 二级变中心距内外啮合轮系
    7.3 非圆齿轮系列分割器
        7.3.1 分割器的基本原理
        7.3.2 传动比函数的推导
        7.3.3 实例:外啮合非圆齿轮分割器
        7.3.4 实例:内啮合非圆齿轮分割器
        7.3.5 实例:非圆锥齿轮分割器
    7.4 本章小结
第8章 总结与展望
    8.1 全文总结
    8.2 创新点
    8.3 后续工作展望
参考文献
符号及术语
致谢
攻读博士学位期间学术成果
    学术论文
    发明专利
    参与课题研究
附录A 瞬轴面形状的讨论
    A.1 平行轴齿轮传动的瞬轴面
    A.2 相交轴齿轮传动的瞬轴面
    A.3 交错轴齿轮传动的瞬轴面

(6)汽车后桥从动螺旋伞齿轮精密锻造工艺的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题的目的与意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 螺旋伞齿轮的研究现状
        1.2.2 齿轮精锻成形工艺的研究现状
        1.2.3 数值模拟技术在齿轮精锻中的应用研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 成形原理及实验方案
    2.1 塑性力学的基本假设
    2.2 DEFORM–3D模拟软件介绍
    2.3 螺旋伞齿轮精密锻造成形原理
        2.3.1 锻造工艺分析
        2.3.2 工艺流程分析
        2.3.3 模锻件工艺分析
    2.4 螺旋伞齿轮精密锻造有限元模型的建立
    2.5 模拟的基本参数设定
    2.6 本章小结
第3章 汽车后桥从动螺旋伞齿轮精密锻造成形工艺参数优化
    3.1 坯料尺寸的优化
        3.1.1 坯料尺寸的优化模拟实验方案
        3.1.2 行程-载荷曲线分析
        3.1.3 等效应力分析
        3.1.4 等效应变分析
    3.2 成形温度的优化
        3.2.1 成形温度的优化模拟实验方案
        3.2.2 行程-载荷曲线分析
        3.2.3 等效应力分析
        3.2.4 等效应变分析
    3.3 成形速度的优化
        3.3.1 成形速度的优化模拟实验方案
        3.3.2 行程-载荷曲线分析
        3.3.3 等效应力和等效应变分析
    3.4 摩擦因子的优化
        3.4.1 摩擦因子的优化模拟实验方案
        3.4.2 行程-载荷曲线分析
    3.5 模具结构的优化
        3.5.1 模具结构的优化模拟实验方案
        3.5.2 行程-载荷曲线分析
        3.5.3 等效应力和等效应变分析
    3.6 本章小结
第4章 汽车后桥从动螺旋伞齿轮精密锻造数值模拟探究
    4.1 汽车后桥从动螺旋伞齿轮温精锻过程的数值模拟
        4.1.1 坯料网格分析
        4.1.2 行程-载荷曲线分析
        4.1.3 等效应力分析
        4.1.4 等效应变分析
        4.1.5 金属流动规律分析
        4.1.6 温度场分析
    4.2 汽车后桥从动螺旋伞齿轮冷精整过程分析
        4.2.1 锻件网格分析
        4.2.2 行程-载荷曲线分析
        4.2.3 等效应力分析
        4.2.4 等效应变分析
        4.2.5 金属流动性分析
    4.3 本章小结
第5章 结论
参考文献
致谢

(7)汽车主动螺旋伞齿轮坯精密塑性成形工艺的数值模拟研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 主动螺旋伞齿轮坯精密塑性成形研究现状
    1.3 课题研究内容与意义
        1.3.1 选题背景
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 研究意义
    1.4 本章小结
第2章 金属塑性成形基础理论
    2.1 金属的塑性变形
        2.1.1 塑性变形的微观理论解释
        2.1.2 金属塑性变形能力指标
    2.2 塑性变形屈服准则
        2.2.1 屈雷斯加(Trasca)屈服准则
        2.2.2 密席斯(Mises)屈服准则
    2.3 应力应变关系
        2.3.1 列维-密席斯方程
        2.3.2 圣维南塑性流动方程
        2.3.3 普朗特-劳斯方程
    2.4 刚塑性有限元理论
    2.5 数值模拟技术
        2.5.1 本文研究工具的选择
        2.5.2 DEFORM软件介绍
    2.6 本章小结
第3章 楔横轧成形主动螺旋伞齿轮坯
    3.1 楔横轧技术概述
        3.1.1 楔横轧模具设计四原则
        3.1.2 模具参数设计标准
    3.2 下料计算及设备选择
        3.2.1 成形方案确定
        3.2.2 下料计算
        3.2.3 设备选择
    3.3 模具设计
        3.3.1 模具型腔设计
        3.3.2 轧制方案确定
        3.3.3 孔型几何尺寸计算
        3.3.4 楔横轧模具三维建模
    3.4 数值模拟与结果分析
        3.4.1 模拟前处理设置
        3.4.2 楔Ⅰ段模拟结果分析
        3.4.3 楔Ⅱ段模拟结果分析
        3.4.4 楔Ⅲ段模拟结果分析
    3.5 成形工件质量分析
        3.5.1 工件几何形状分析
        3.5.2 尺寸误差分析
        3.5.3 折叠缺陷
        3.5.4 破损值分析
    3.6 方案改进
        3.6.1 模具修改
        3.6.2 改进方案后工件折叠缺陷分析
        3.6.3 改进方案后工件破损值分析
        3.6.4 改进方案前后工件其他参数对比
        3.6.5 改进方案成形出工件形态分析
    3.7 本章小结
第4章 楔横轧-闭式模锻成形主动螺旋伞齿轮坯
    4.1 楔横轧方案确定
        4.1.1 下料计算与设备选择
        4.1.2 成形方案的确定
    4.2 模具设计
        4.2.1 模具型腔设计
        4.2.2 轧制方案确定
        4.2.3 轧楔尺寸计算
        4.2.4 轧齐曲线计算
        4.2.5 三维建模与数值模拟
    4.3 楔横轧工序模拟结果分析
        4.3.1 金属流动分析
        4.3.2 等效应变分析
        4.3.3 轧制过程模具载荷分析
        4.3.4 楔横轧工序成形工件形态分析
    4.4 闭式模锻
        4.4.1 模膛设计
        4.4.2 设备选择
        4.4.3 模拟前处理设置
    4.5 模拟结果分析
        4.5.1 锥头成形过程金属流动分析
        4.5.2 闭式模锻的矫直和精整作用
        4.5.3 工件应力应变以及温度分析
        4.5.4 模具载荷分析
        4.5.5 工件形状和尺寸精度分析
    4.6 本章小结
第5章 挤压-闭式模锻成形主动螺旋伞齿轮坯
    5.1 成型方案的确定
        5.1.1 成形方案
        5.1.2 下料直径确定
        5.1.3 确定成形方案
    5.2 挤压工步前期准备
        5.2.1 下料计算
        5.2.2 挤压方案确定
        5.2.3 挤压设备选择
        5.2.4 挤压模具设计
        5.2.5 挤压坯料前处理
    5.3 挤压工序模拟成形前处理设置
    5.4 模拟结果分析
        5.4.1 金属流动分析
        5.4.2 冷挤压和热挤压应力场对比分析
        5.4.3 冷挤压和热挤压模具载荷对比分析
        5.4.4 热挤压温度场分析
        5.4.5 其他指标分析
        5.4.6 挤压成型工件形态尺寸分析
    5.5 模锻工序
        5.5.1 模膛设计
        5.5.2 设备选择
        5.5.3 成形模拟前处理设置
    5.6 成形结果分析
        5.6.1 金属流动分析
        5.6.2 立锻的精整作用
        5.6.3 工件应力场分布
        5.6.4 模具载荷分析
        5.6.5 其他指标分析
        5.6.6 工件形状尺寸分析
    5.7 本章小结
第6章 各工艺经济性对比分析
    6.1 生产效率
    6.2 材料利用率
    6.3 工件尺寸精度与质量
    6.4 本章小结
第7章 结论与展望
参考文献
致谢

(8)汽车后桥螺旋伞齿轮铸锻复合成形工艺的数值模拟研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 汽车后桥螺旋伞齿轮简介
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 齿轮成形工艺研究现状
        1.3.2 铸锻复合成形工艺研究现状
    1.4 课题研究的意义和主要内容
    1.5 本章小结
第2章 锻造工艺数值模拟基础理论
    2.1 金属塑性成形理论
    2.2 金属塑性成形数值仿真技术
    2.3 金属塑性成形有限元基本理论
        2.3.1 刚塑性有限元理论
        2.3.2 两个屈服准则
        2.3.3 刚粘塑性有限元理论
        2.3.4 热力藕合刚粘塑性有限元理论
    2.4 DEFORM-3D有限元分析软件简介
        2.4.1 DEFORM-3D软件介绍
        2.4.2 选择DEFORM软件的原因
    2.5 本章小结
第3章 螺旋伞齿轮锻造工艺设计与数值仿真
    3.1 螺旋伞齿轮工艺分析及锻件图制定
        3.1.1 零件图分析
        3.1.2 从动螺旋伞齿轮锻件图的确定
    3.2 螺旋伞齿轮冷精锻预制坯齿形研究
        3.2.1 冷精锻预制坯均匀扩散齿形方案研究
        3.2.2 冷精锻预制坯非均匀扩散齿形方案研究
    3.3 螺旋伞齿轮闭式热模锻预制坯齿形研究
        3.3.1 闭式热模锻预制坯齿形方案设计
        3.3.2 有限元模型确立与相关参数设置
        3.3.3 有限元数值仿真结果分析
    3.4 螺旋伞齿轮闭式热模锻预制坯锥度研究
        3.4.1 闭式热模锻预制坯锥度方案设计
        3.4.2 有限元模型确立与相关参数设置
        3.4.3 有限元数值仿真结果分析
    3.5 本章小结
第4章 铸造工艺数值模拟基础理论
    4.1 铸造仿真相关理论
    4.2 金属凝固过程中的导热特点
    4.3 铸件铸造缺陷简介
        4.3.1 铸件凝固过程中缩松和缩孔的形成机理
        4.3.2 缩孔类缺陷的推断方法
        4.3.3 消除缩孔类缺陷的方法
    4.4 AnyCasting铸造模拟软件简介
        4.4.1 AnyCasting软件介绍
        4.4.2 选择AnyCasting的原因
    4.5 本章小结
第5章 螺旋伞齿轮铸造工艺设计与数值仿真
    5.1 铸造工艺性分析
        5.1.1 材料成分对铸件性能的影响
        5.1.2 铸造工艺的选取
        5.1.3 覆膜砂材料的选取
        5.1.4 铸件图的确定
    5.2 铸造工艺方案设计
        5.2.1 铸造工艺方案设计一
        5.2.2 浇注工艺方案设计二
    5.3 齿轮坯铸件成形过程的数值模拟分析
        5.3.1 浇注工艺方案一的数值模拟分析
        5.3.2 浇注工艺方案二的数值模拟分析
    5.4 齿轮坯铸件浇注工艺参数的优化
        5.4.1 不同浇注温度对铸件质量的影响
        5.4.2 不同浇注速度对铸件质量的影响
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
参考文献
附录
致谢

(9)从动螺旋锥齿轮毛坯制造全过程仿真及模具寿命的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 齿轮毛坯塑性成形技术及研究现状
        1.2.1 齿轮无齿形毛坯塑性成形技术及研究现状
        1.2.2 齿轮有齿形毛坯塑性成形技术及研究现状
    1.3 辗环技术及其在从动螺旋锥齿轮加工方面的研究现状
        1.3.1 辗环技术
        1.3.2 辗环技术在从动螺旋锥齿轮加工方面的研究现状
    1.4 热锻造模具失效及其研究概况
        1.4.1 热锻造模具失效形式
        1.4.2 热锻造模具失效研究概况
    1.5 课题来源
    1.6 研究内容
第二章 动螺旋锥齿轮毛坯制造全过程仿真及预制件/模具的精确设计
    2.1 引言
    2.2 从动螺旋锥齿轮的材料和最初棒料尺寸的确定
        2.2.1 从动螺旋锥齿轮的材料
        2.2.2 最初棒料尺寸的确定
    2.3 从动螺旋锥齿轮无齿形毛坯环件制坯过程仿真
        2.3.1 镦粗过程
        2.3.2 预冲孔过程
        2.3.3 冲孔过程
        2.3.4 整形过程
        2.3.5 环件制坯过程流线分析
    2.4 环件轧制过程
        2.4.1 辗环设备
        2.4.2 辗扩比
        2.4.3 环件轧制参数
        2.4.4 环件轧制过程有限元仿真
    2.5 终锻过程
        2.5.1 热模锻压力机的选择
        2.5.2 从动螺旋锥齿轮毛坯终锻件上下模具的设计
        2.5.3 终锻过程有限元仿真
    2.6 本章小结
第三章 低辗环过程能耗的有限元模拟
    3.1 引言
    3.2 Deform-3D辗环模块
    3.3 各模拟研究的尺寸定义
    3.4 工作条件的选择和工具的运动规律的定义
    3.5 预型体初始高度对环件的影响
        3.5.1 预型体高度对环件质量的影响
        3.5.2 预型体高度对载荷和能耗的影响
    3.6 本章小结
第四章 动螺旋锥齿轮毛坯热锻模具磨损分析
    4.1 引言
    4.2 磨损模型及Deform-3D二次开发
        4.2.1 修正Archard磨损模型
        4.2.2 Deform-3D的二次开发
    4.3 闭式热模锻模具磨损的分析
        4.3.1 模具磨损和成形载荷试验方案的确定
        4.3.2 模具磨损和成形载荷试验数据记录结果
        4.3.3 模具磨损和成形载荷试验数据分析
    4.4 容差值对上、下模具载荷的影响
    4.5 本章小结
第五章 动螺旋锥齿轮毛坯锻模热疲劳分析
    5.1 引言
    5.2 模具最大等效应力和温度场
        5.2.1 模具最大等效应力分析
        5.2.2 上、下模具温度分析
    5.3 模腔几何形状参数对模具应力场和温度场的影响
        5.3.1 模具内腔圆角大小对模具应力场和温度场的影响
        5.3.2 预留连皮厚度对模具的影响
    5.4 成形工艺参数对模具的影响
        5.4.1 试验因素水平表
        5.4.2 试验结果及分析
        5.4.3 成形参数对模具最大等效应力的影响
        5.4.4 成形参数对模具温度的影响
    5.5 热疲劳寿命分析
    5.6 本章小结
第六章 结和展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果

(10)汽车后桥主减速器从动螺旋伞齿轮锻坯成形工艺研究及数值模拟(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题意义
    1.2 汽车后桥从动螺旋伞齿轮简介
    1.3 辗环成形技术介绍
    1.4 金属塑性成形有限元数值模拟技术及应用
        1.4.1 有限元数值模拟技术
        1.4.2 数值模拟在环件成形中的应用
    1.5 国内外研究现状
        1.5.1 齿轮坯成形工艺研究现状
        1.5.2 辗环成形工艺的研究现状
    1.6 研究内容
第二章 汽车后桥从动螺旋伞齿轮坯成形工艺
    2.1 成形工艺的对比分析
        2.1.1 模锻工艺
        2.1.2 辗环工艺
        2.1.3 摆动辗压
    2.2 工艺方案的选定
    2.3 辗环成形的基本条件及工艺参数
        2.3.1 辗环成形的基本条件
        2.3.2 辗环成形工艺参数
    2.4 本章小结
第三章 汽车后桥从动螺旋伞齿轮坯成形模具设计
    3.1 汽车后桥从动螺旋伞齿轮坯闭式模锻工艺分析
        3.1.1 毛坯尺寸计算
        3.1.2 闭式模锻模膛设计
        3.1.3 设备的选择
    3.2 汽车后桥从动螺旋伞齿轮坯单件辗环成形工艺分析
        3.2.1 毛坯及环坯尺寸计算
        3.2.2 单件辗环成形模具设计
        3.2.3 设备的选择
    3.3 汽车后桥从动螺旋伞齿轮坯双件辗环成形工艺分析
        3.3.1 毛坯及环坯尺寸计算
        3.3.2 双件辗环成形模具设计
        3.3.3 设备的选择
    3.4 闭式模锻与辗环工艺经济性对比分析
    3.5 本章小结
第四章 辗环成形工艺数值模拟
    4.1 刚塑性有限元模拟分析
    4.2 DEFORM-3D 软件
        4.2.1 DEFORM-3D 软件介绍
        4.2.2 选择 DEFORM-3D 软件的原因
    4.3 DEFORM 软件结构
        4.3.1 前处理
        4.3.2 模拟过程
        4.3.3 后处理
    4.4 螺旋伞齿轮坯单件辗环成形工艺模拟分析
        4.4.1 前处理设置
        4.4.2 辗环工艺优化
    4.5 螺旋伞齿轮坯双件辗环成形工艺数值模拟分析
        4.5.1 双件辗环成形工艺应力及应变分析
        4.5.2 几何尺寸及形状分析
    4.6 单双件辗环成形工艺经济性对比分析
    4.7 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢

四、汽车后桥圆锥主动齿轮锻造的工艺改进(论文参考文献)

  • [1]等高齿螺旋锥齿轮及其精密锻模的三维自动化建模[D]. 邢彪. 山东大学, 2021(12)
  • [2]从动螺旋锥齿轮精密锻造成形及其数值模拟研究[D]. 李心蕊. 山东大学, 2021(12)
  • [3]汽车后桥半轴塑性成形工艺设计与数值模拟研究[D]. 张雪莉. 吉林大学, 2021(01)
  • [4]基于UG/Open GRIP的螺旋圆锥齿轮建模及锻造工艺性研究[D]. 张显龙. 山东大学, 2019(09)
  • [5]动轴变速齿轮传动理论及应用[D]. 郑方焱. 武汉理工大学, 2017(02)
  • [6]汽车后桥从动螺旋伞齿轮精密锻造工艺的研究[D]. 丁瑞良. 吉林大学, 2016(11)
  • [7]汽车主动螺旋伞齿轮坯精密塑性成形工艺的数值模拟研究[D]. 王鹏飞. 吉林大学, 2016(09)
  • [8]汽车后桥螺旋伞齿轮铸锻复合成形工艺的数值模拟研究[D]. 宋宇超. 吉林大学, 2016(11)
  • [9]从动螺旋锥齿轮毛坯制造全过程仿真及模具寿命的研究[D]. 王霞. 江西理工大学, 2016(05)
  • [10]汽车后桥主减速器从动螺旋伞齿轮锻坯成形工艺研究及数值模拟[D]. 孙晓旭. 吉林大学, 2013(09)

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汽车后桥锻造锥形传动齿轮的工艺改进
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