内啮合强力珩齿工件表面残余应力的研究

内啮合强力珩齿工件表面残余应力的研究

论文摘要

内啮合强力珩齿加工齿轮时,工件齿轮与珩磨轮相接触的部分附近会有弹塑性形变产生,这种形变是各原因的叠加,并且在加工后工件表面会有残余应力产生。生成的残余应力会严重影响到齿轮的性能、抗疲劳强度、尺寸稳定性和耐磨性,并且与应力腐蚀开裂密切相关。目前国内关于内齿强力珩齿技术研究较少。为了掌握内啮合强力珩齿工艺参数对工件表面残余应力的影响规律,本文对内齿珩轮建模、珩齿加工残余应力的产生机理及其影响、内啮合强力珩齿动态仿真以及微观下磨粒的珩削速度对残余应力的影响进行了研究分析,为实际珩削加工控制齿轮表面残余应力提供理论依据。本文主要从以下几个方面进行研究:1.在齿轮空间啮合原理和交错轴斜齿轮空间传动的理论基础上,推导出珩磨轮齿面的数学方程,在MATALB中利用该齿面方程对内齿珩轮的齿面进行参数化建模。2.对珩齿加工中残余应力的产生机理进行了研究,分析了影响珩削残余应力的因素。3.针对内啮合强力珩齿的加工原理,利用有限元方法动态仿真,分析了不同径向力、相对珩削速度以及轴交角对工件齿轮表面残余应力的影响,并通过实验验证了仿真模型的有效性。4.在微观仿真下,研究磨粒速度对珩削残余应力的影响。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 课题背景及研究意义
  •     1.1.1 课题来源
  •     1.1.2 研究背景、目的及意义
  •   1.2 珩齿加工技术与残余应力的研究进展
  •     1.2.1 珩齿加工工艺国内外研究现状
  •     1.2.2 工件表面残余应力的研究进展
  •   1.3 残余应力的计算方法
  •   1.4 论文的研究思路
  •   1.5 本章小结
  • 第二章 内齿珩轮建模
  •   2.1 内啮合珩齿原理
  •   2.2 内齿珩轮齿面方程推导
  •     2.2.1 工件齿轮与珩磨轮的空间坐标系
  •     2.2.2 工件的齿面方程
  •     2.2.3 齿面接触线方程的推导
  •     2.2.4 珩轮齿面的数学表达
  •   2.3 建立内齿珩轮的三维模型
  •     2.3.1 内齿珩轮齿面建模
  •     2.3.2 珩磨轮三维建模
  •   2.4 本章小结
  • 第三章 珩削工件残余应力产生机理及其影响因素
  •   3.1 珩削过程分析
  •   3.2 珩削工件表面残余应力产生的机理
  •     3.2.1 珩削力产生的残余应力
  •     3.2.2 温度不均匀产生的残余应力
  •   3.3 珩削残余应力的影响因素
  •     3.3.1 珩削参数
  •     3.3.2 珩磨轮的条件
  •     3.3.3 冷却条件
  •     3.3.4 齿轮材料特性
  •   3.4 影响珩削力的因素
  •     3.4.1 珩削力特性
  •     3.4.2 内啮合强力珩齿珩削力分析
  •   3.5 本章小结
  • 第四章 内啮合强力珩齿应力有限元动态仿真和分析
  •   4.1 珩削残余应力的有限元分析方法
  •     4.1.1 接触界面与非嵌入条件
  •     4.1.2 接触面力条件
  •     4.1.3 接触算法的实现
  •   4.2 珩磨轮和工件齿轮有限元模型的建立
  •     4.2.1 有限元模型的简化
  •     4.2.2 前处理阶段
  •   4.3 内啮合强力珩齿珩削残余应力有限元动态仿真
  •     4.3.1 约束、加载求解过程
  •     4.3.2 求解结果分析
  •   4.4 珩削残余应力实验与分析
  •     4.4.1 实验方法与条件
  •     4.4.2 实验对比分析
  •   4.5 本章小结
  • 第五章 微观磨粒下珩削残余应力分析
  •   5.1 微观磨粒建模
  •     5.1.1 单颗磨粒建模
  •     5.1.2 多颗磨粒建模
  •   5.2 微观珩削动态仿真
  •     5.2.1 前处理
  •     5.2.2 加载、约束及求解设置
  •     5.2.3 求解结果分析
  •   5.3 本章小结
  • 第六章 全文总结与展望
  •   6.1 全文总结
  •   6.2 研究展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 胡志兴

    导师: 夏链,吕福根

    关键词: 内齿强力珩齿,残余应力,工艺参数,有限元动态仿真分析,微观磨粒

    来源: 合肥工业大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 力学,金属学及金属工艺

    单位: 合肥工业大学

    基金: 合肥工业大学CIMS研究所承担的国家自然科学基金课题“数控内齿珩轮强力珩齿机理研究”(项目号:51575154),CIMS研究所与南京二机齿轮机床有限公司联合承担的国家科技重大专项“Y4830CNC数控内齿珩轮强力珩齿”(项目号:2013ZX04002051)

    分类号: O344.1;TG618.2

    DOI: 10.27101/d.cnki.ghfgu.2019.000336

    总页数: 86

    文件大小: 4587K

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