插齿刀加工直齿圆柱齿轮切削用量的仿真分析

发布时间：2017-07-18 11:14

  本文关键词：插齿刀加工直齿圆柱齿轮切削用量的仿真分析

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【摘要】：齿轮作为世界上绝大部分机器的基础传动装置,近年来齿轮齿形成形工艺研究在理论界和工程界受到广泛关注。选择不同的刀具加工齿轮也会对齿轮质量产生不同的影响。其中,插齿刀就是一种用于加工直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮比较方便的工具。在生产实际中,插齿刀的应用非常广泛。插齿刀与齿轮滚刀相比,虽然其加工效率略低,但当插齿刀加工齿轮的齿廓为渐开线齿廓时,成形误差较小,避免了原理误差,并且插齿刀可以加工内齿轮,此外插齿刀在特定场合的加工精度也优于齿轮滚刀。据国内外统计,插齿机的产量超过齿轮机床的四分之一。在一些工业发达的国家中,插齿机的产量达到了滚齿机一半以上,因此具有广泛的研究价值。 本文针对哈尔滨第一工具厂一组插齿刀加工直圆柱齿轮的实验数据,利用相关公式对实验中的直齿圆柱齿轮和插齿刀进行建模,求出齿轮最大许用应力,最后利用solidworks作出插齿刀三维模型图。 本课题利用Ls-dyna导入插齿刀三维模型,对插齿刀加工直齿圆柱齿轮的切削成形进行了仿真研究。根据哈尔滨第一工具厂生产实际,研究不同切削用量对齿轮以及插齿刀的受力影响。着重研究齿轮被切削时最大受力状态,即齿根应力状态和切削后的残余应力,得出了切削用量与残余应力峰值的关系。 最后对仿真结果进行强度校核。得出插齿刀加工直齿圆柱齿轮合理切削用量。仿真结果与实验数据吻合,并且精度优于实验数据,取得了良好的仿真效果,证实了Ls-dyna在显式动力分析上的优势,该仿真结果已应用到哈尔滨第一工具厂实际生产,对齿轮与齿轮刀具的生产加工提供重要借鉴。
【关键词】：插齿刀 啮合原理 切削用量 有限元分析
【学位授予单位】：哈尔滨商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG613
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 绪论13-17
• 1.1 课题来源13
• 1.2 插齿技术的研究与发展现状13-14
• 1.2.1 插齿技术在齿轮加工中的地位13
• 1.2.2 硬齿面齿轮加工技术的发展13-14
• 1.3 插齿刀技术的发展14-15
• 1.4 主要研究内容15-17
• 2 齿轮的分类与切削加工17-26
• 2.1 齿轮的分类与应用17-18
• 2.2 圆柱直齿轮强度研究18-21
• 2.2.1 齿根应力基本公式18
• 2.2.2 齿轮齿廓形状18
• 2.2.3 齿根应力和齿形结构的计算18-19
• 2.2.4 齿轮应力集中19
• 2.2.5 接触线状态对齿根应力的影响19-20
• 2.2.6 接触线的状态对载荷分配的影响20
• 2.2.7 材料的齿面强度20
• 2.2.8 齿轮基本参数20-21
• 2.3 齿轮啮合的基本原理21-22
• 2.3.1 渐开线齿廓及啮合特性21-22
• 2.4 圆柱齿轮的设计22-25
• 2.4.1 齿轮设计参数输入22-24
• 2.4.2 齿轮基本参数24-25
• 2.4.3 接触强度、应力强度校核结果25
• 2.5 本章小结25-26
• 3 插齿机工作原理与插齿刀建模26-42
• 3.1 插齿机工作原理26-29
• 3.1.1 机床的传动系统28-29
• 3.2 插齿刀切削基本原理29-30
• 3.3 插齿刀类型及应用30-31
• 3.4 直齿插齿刀的数学模型研究31-37
• 3.4.1 插齿刀渐开线一般方程31-32
• 3.4.2 插齿刀渐开线上点坐标32-33
• 3.4.3 直齿插齿刀的前角、后角和齿形角修正33-35
• 3.4.4 插齿刀的侧刃后角35
• 3.4.5 直齿插齿刀检查截面和原始截面中的参数35-37
• 3.5 ANSYS模型简化37-41
• 3.5.1 几何模型38
• 3.5.2 材料属性38-39
• 3.5.3 网格模型39-41
• 3.5.4 接触关系41
• 3.6 本章小结41-42
• 4 不同进给量的插齿刀对圆柱齿轮的切削仿真42-51
• 4.1 模型建立42-50
• 4.1.1 几何模型42
• 4.1.2 网格模型与接触42-43
• 4.1.3 插齿刀进给量为2mm/min时的加工仿真43-45
• 4.1.4 插齿刀进给量为3mm/min时的加工仿真45-48
• 4.1.5 插齿刀进给量为4mm/min时的加工仿真48-50
• 4.1.6 各方案结果对比50
• 4.2 本章小结50-51
• 5 插齿刀不同切削速度对齿根切削的应力研究51-62
• 5.1 边界条件与分析设置51
• 5.1.1 初始条件51
• 5.1.2 载荷和约束51
• 5.1.3 分析设置51
• 5.2 插齿刀不同切屑速度分析结果对比51-61
• 5.2.1 插齿刀切削速度为10m/min的加工仿真51-53
• 5.2.2 插齿刀切削速度为12m/min的加工仿真53-55
• 5.2.3 插齿刀切削速度为16m/min的加工仿真55-57
• 5.2.4 插齿刀切削速度为20m/min的加工仿真57-59
• 5.2.5 插齿刀切削速度为25m/min的加工仿真59-60
• 5.2.6 五种不同切削速度的结果对比60-61
• 5.3 本章小结61-62
• 结论62-64
• 参考文献64-67
• 致谢67

【参考文献】

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本文编号：557427