车齿加工过程的仿真与分析

发布时间：2017-08-03 13:13

  本文关键词：车齿加工过程的仿真与分析

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【摘要】：本文结合国内外对车齿加工技术的研究基础上,通过有限元仿真软件DEFORM-3D,对车齿加工技术进行了研究。车齿法是传动机构中,蜗杆与齿轮加工的一种工艺技术,它最大的特点就是能够实现非贯通的内齿轮加工,不仅加工效率高而且加工精度也非常的高,是一种高效的齿轮加工方法。车齿法基于空间螺旋齿轮啮合原理,刀具和工件是空间轴交错的,加工时利用轴向间的相对运动速度来实现切削。首先,本文以车齿加工法的理论为基础,结合国内外的发展研究现状,对车齿技术的原理进行了初步的研究。以工件的齿轮面形成为出发点,分析了车齿法加工的过程,确定加工所需的运动；根据车齿加工法的运动关系,建立了车齿加工坐标系,应用微分几何相关知识,推导出切削点处的相对运动速度,并分析了影响相对运动速的因素。其次,考虑到齿轮加工过程复杂,对实验条件要求较高,因此本文采用有限元仿真软件DEFORM-3D对车齿加工过程进行仿真。利用三维造型软件Pro/E建立车齿刀和工件的实体模型,并导入到DEFORM-3D中,根据车齿加工法的特点以及运动关系,对建立的车齿模型进行相关设置,实现了有限元的仿真。最后,根据DEFORM-3D的仿真数据结果,对仿真过程中相关物理现象进行分析论述。通过DEFORM-3D后处理模块,分别获得了切削过程中的齿轮面、切屑的形成,提取了切削力的变化曲线、切削应力的分布、刀具和工件的温度分布以及刀具的磨损情况。根据金属切削原理的相关理论知识,结合车齿加工技术的特点,对获得的仿真数据结果进行了理论分析,并与前人的实验结果进行对比,论证了仿真结果的正确性、可靠性。通过有限元仿真,有效的对车齿法的加工过程以及在加工过程中产生的相关现象进行了分析、研究,为进一步对车齿法的理论研究提供了指导意义。
【关键词】：车齿法 齿轮加工 有限元 切削仿真 DEFORM-3D 仿真分析
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG61
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题的研究背景及意义9-10
• 1.2 金属切削仿真概述10-11
• 1.3 有限元软件DEFORM介绍11-13
• 1.4 车齿技术的国内外研究现状13-15
• 1.5 论文研究的主要内容15-16
• 2 车齿加工技术16-28
• 2.1 车齿法加工的原理16-19
• 2.2 齿面形成过程19-22
• 2.3 车齿加工运动及运动关系22-23
• 2.4 切削速度的形成23-25
• 2.5 车齿刀具结构及特点25-27
• 2.6 本章小结27-28
• 3 车齿切削有限元模型的建立28-43
• 3.1 几何模型的建立29-34
• 3.1.1 圆锥车齿刀具的几何建模30-33
• 3.1.2 工件的几何建模33-34
• 3.2 空间位置的调整34-35
• 3.3 材料模型的选择35-36
• 3.4 网格划分36-38
• 3.4.1 网格划分原则36-37
• 3.4.2 车齿模型网格划分37-38
• 3.5 运动关系的添加及边界条件的设定38-39
• 3.6 设置对象间接触关系及刀屑摩擦类型选择39-41
• 3.7 刀具磨损模型41-42
• 3.8 本章小结42-43
• 4 车齿模型仿真结果分析43-56
• 4.1 切屑的形成43
• 4.2 工件齿槽的形成过程43-45
• 4.3 切削力的仿真研究45-48
• 4.3.1 切削力及其影响因素45-46
• 4.3.2 切削力的仿真结果分析46-48
• 4.4 切削应力分布与分析48-49
• 4.5 切削温度的研究49-51
• 4.5.1 切削热的产生及其影响因素49
• 4.5.2 仿真切削温度分布及结果分析49-51
• 4.6 车齿刀磨损的研究51-55
• 4.6.1 车齿刀具磨损的影响因素51-53
• 4.6.2 车齿刀具磨损的分布与分析53-55
• 4.7 本章小结55-56
• 5 结论与展望56-59
• 5.1 结论56
• 5.2 展望56-59
• 参考文献59-62
• 攻读硕士学位期间发表的论文62-63
• 致谢63-65

【参考文献】

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1 张磊光;三维金属切削过程的有限元模拟[D];华北电力大学（北京）;2008年

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本文编号：614521