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塑性工程学报 2022年第9期29卷 216-223页

作者：靳园园徐红玉李莉张丰收王晓强张广河南科技大学机电工程学院河南洛阳471000 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司陕西西安610100

为获得热滚轧成形参数对面齿轮表面残余应力的性质、大小以及分布的影响规律,根据航空面齿轮热滚轧成形加工实况,应用Deform-3D软件建立了面齿轮热滚轧有限元仿真模型,分析了不同成形参数下面齿轮表面残余应力的变化趋势。结果表明,热... 详细信息

为获得热滚轧成形参数对面齿轮表面残余应力的性质、大小以及分布的影响规律,根据航空面齿轮热滚轧成形加工实况,应用Deform-3D软件建立了面齿轮热滚轧有限元仿真模型,分析了不同成形参数下面齿轮表面残余应力的变化趋势。结果表明,热滚轧成形面齿轮齿顶呈现很小的拉应力值,两侧齿面呈压应力状态;从动侧齿根表面残余应力大于主动侧,压应力层深在1 mm左右,且压应力在深度为0.5 mm左右的位置达到最大值,为65 MPa;增大进给速度对工件齿廓表面残余应力的影响比增大滚轧转速大,且增大进给速度能够抑制齿顶残余拉应力的产生。最后,选择一组加工参数进行热滚轧试验,成形后使零件冷却至室温,并结合X射线衍射法和电化学腐蚀剥层法对面齿轮齿廓进行表面残余应力检测。通过对比试验结果与仿真结果,发现残余压应力误差为7%~10%,残余拉应力误差为10%~12.5%。

关键词：航空面齿轮热滚轧有限元仿真残余应力

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直齿面齿轮热滚轧建模及工艺参数的优化

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机械设计与制造 2023年第4期386卷 139-143页

作者：符云龙邓效忠刘赛赛河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003

基于范成原理加工直齿面齿轮,通过建立直齿面齿轮加工坐标系以及对啮合方程的求解,建立了直齿面齿轮的数学模型,并以此为依据建立了直齿面齿轮的热滚轧模型。利用deform-3D软件对直齿面齿轮的热滚轧过程进行数值模拟,模拟出轮齿的成形... 详细信息

基于范成原理加工直齿面齿轮,通过建立直齿面齿轮加工坐标系以及对啮合方程的求解,建立了直齿面齿轮的数学模型,并以此为依据建立了直齿面齿轮的热滚轧模型。利用deform-3D软件对直齿面齿轮的热滚轧过程进行数值模拟,模拟出轮齿的成形过程。分析了突耳的形成机理,以突耳为指标,考虑温度、转速、进给量以及滚轧轮倒角这些方面。利用正交实验得出了最合理的工艺参数:坯料轮温度1100℃,滚轧轮转速3.14rad/s,进给速度0.2mm/s,滚轧轮倒角1.5mm。为后续实验奠定基础。

关键词：直齿面齿轮热滚轧齿面方程正交实验

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基于热滚轧-车齿复合工艺的航空面齿轮残余应力研究

基于热滚轧-车齿复合工艺的航空面齿轮残余应力研究

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作者：靳园园河南科技大学

学位级别：硕士

面齿轮传动系统由于具有重量轻、传动平稳、结构紧凑等优势,在航空飞行器项目中占据重要地位。因热滚轧和车齿加工具有优越的加工特点,高要求的面齿轮加工可采用热滚轧-车齿复合加工工艺。但由于在热滚轧和车齿加工面齿轮过程中有大量... 详细信息

面齿轮传动系统由于具有重量轻、传动平稳、结构紧凑等优势,在航空飞行器项目中占据重要地位。因热滚轧和车齿加工具有优越的加工特点,高要求的面齿轮加工可采用热滚轧-车齿复合加工工艺。但由于在热滚轧和车齿加工面齿轮过程中有大量残余应力产生,零件各部分的残余应力分布不均匀,会影响工件的形状和尺寸精度。因此分析热滚轧-车齿复合工艺下成形面齿轮齿廓表层残余应力分布情况、探明齿廓表层残余应力与加工参数之间的影响规律,为实现热滚轧-车齿复合工艺下面齿轮齿廓表层残余应力的测控和工序加工余量分布优化提供一定的参考。本论文基于弹塑性有限元基本理论,借助DEFORM-3D有限元仿真软件对面齿轮热滚轧过程进行模拟仿真。获得了面齿轮热滚轧齿廓表层残余应力分布情况,研究了滚轧轮转速和进给速度对齿廓表层残余应力的影响。并以仿真结果为样本,采用响应曲面法对面齿轮热滚轧齿廓表层残余应力峰值和应力层深度进行建模。研究结果表明:经热滚轧成形后的面齿轮表面呈压应力状态,齿根处应力最大,约在52MPa左右,齿顶处应力最小,在22MPa左右;增大滚轧轮转速和进给速度均可以增加齿廓表层残余压应力值,且增大进给速度对残余压应力影响幅度要大于滚轧轮转速;增加进给速度相较于增加滚轧轮转速更能够引起残余压应力层深度的增加;采用X射线衍射技术对面齿轮热滚轧表层残余应力进行测量,预测值与试验值整体趋势是一致的,误差在2.3%～7.9%,可以表明建立的预测模型是可靠的。对热滚轧成形后的面齿轮,采用车齿法进行半精加工。根据齿轮啮合原理设计了斜齿锥齿轮车齿刀,利用UG软件对车齿刀进行建模。在DEFORM-3D软件中对面齿轮车齿过程进行模拟仿真,获得了面齿轮车齿齿廓表层残余应力分布情况,采用极差分析法研究车齿刀进给速度、车齿刀转速、切削深度工艺参数对齿廓表层残余应力的影响,采用响应曲面法建立面齿轮车齿齿廓表层残余应力峰值模型。结果为:面齿轮车齿加工成形表面呈压应力状态,残余压应力峰值在齿根处约为231MPa,分度圆处约为153MPa,齿顶处约为112MPa;各工艺参数对齿廓表层残余压应力峰值的影响由大到小排列为:切削深度>车齿刀转速>车齿刀进给速度;当车齿刀转速增大时,齿廓表层残余压应力峰值先增大后减小;当进给速度增大时,齿廓表层残余压应力峰值先增大后减小;当切削深度增大时,齿廓表层残余压应力峰值随之而逐渐变大。采用X射线衍射技术对面齿轮车齿齿廓表层残余应力进行了测量,试验结果与预测结果误差在1.3%～10.7%之间,试验值和预测值变化趋势基本吻合。试验结果表明:面齿轮车齿仿真模拟和根据仿真结果建立的齿廓表层残余应力预测模型是可靠的。

关键词：面齿轮热滚轧残余应力车齿加工

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热滚轧面齿轮表层残余应力预测模型建立

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机械传动 2022年第11期46卷 88-94页

作者：靳园园徐红玉李莉张丰收王晓强张广河南科技大学机电工程学院河南洛阳471000 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司陕西西安610100

为了预测热滚轧面齿轮齿廓表层残余压应力峰值大小和残余压应力层深度,利用DEFORM-3D有限元仿真软件对热滚轧面齿轮加工过程进行仿真,获得不同工艺参数组合下齿廓表层残余压应力峰值大小和残余压应力层深度。以仿真结果为数据样本,采用... 详细信息

为了预测热滚轧面齿轮齿廓表层残余压应力峰值大小和残余压应力层深度,利用DEFORM-3D有限元仿真软件对热滚轧面齿轮加工过程进行仿真,获得不同工艺参数组合下齿廓表层残余压应力峰值大小和残余压应力层深度。以仿真结果为数据样本,采用响应曲面法建立热滚轧面齿轮齿廓表层残余压应力和压应力层深度的预测模型,并以残余压应力峰值最大、残余压应力层深度最小为优化目标,得到最优工艺组合。以最优工艺组合为实际加工参数,对齿廓表层残余应力实测值与预测值进行对比分析可知,实测值小于预测值,最大误差不超过17%。表明所建立的预测模型可以实现对热滚轧面齿轮表层残余应力的测控。

关键词：面齿轮热滚轧残余应力响应曲面

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弧齿锥齿轮小轮热滚轧成形工艺的数值模拟研究

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机械传动 2017年第8期41卷 7-10,18页

作者：汤红艳邓效忠高振山张青杰河南科技大学机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003 河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003

采用有限元软件DEFORM-3D对弧齿锥齿轮小轮的热滚轧过程进行模拟,并对弧齿锥齿轮小轮热滚轧工艺进行了分析。模拟结果说明,该滚轧成形工艺可行。通过滚轧成形过程中等效应变场、等效应力场、温度场及载荷-行程曲线等物理量场的分析,获... 详细信息

采用有限元软件DEFORM-3D对弧齿锥齿轮小轮的热滚轧过程进行模拟,并对弧齿锥齿轮小轮热滚轧工艺进行了分析。模拟结果说明,该滚轧成形工艺可行。通过滚轧成形过程中等效应变场、等效应力场、温度场及载荷-行程曲线等物理量场的分析,获得了滚轧成形的工艺参数。

关键词：弧齿锥齿轮热滚轧数值模拟物理场

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