弧齿锥齿轮的齿形设计与精锻成形加工技术研究

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弧齿锥齿轮是许多重要机械的关键传动件,应用广泛。锻造能够提高齿轮的综合性能和生产效率,降低生产成本。本文进行冷精锻小模数弧齿锥齿轮的模拟,热锻-冷精整中等模数弧齿锥齿轮的模拟与实验,主要研究内容和结论如下:1.对弧齿锥齿轮精锻进行分析,按照其基本几何参数确定方法和齿形特点,通过TCA分析和齿轮边缘修整方法,分别设计了适合精锻的小模数弧齿锥齿轮和适合热锻-冷精整的中等模数的弧齿锥齿轮几何参数。2.利用UG建立了精锻小模数弧齿锥齿轮的轮坯模型,根据齿面点数据,得到弧齿锥齿轮的大小轮模型,齿轮装配后具有良好的理论接触区,验证了几何参数的准确性,通过模具分析,建立了精锻小模数弧齿锥齿轮模具和坯料的三维模型。3.通过DEFORM-3D对小模数弧齿锥齿轮的冷精锻过程进行模拟,描绘了精锻大轮成型过程中的形状变化和等效应力应变分布,分析了行程与载荷关系,得到大轮模拟锻造成型的加载力变化趋势和锻造所需的最大加载力值。通过改变节锥角和齿槽体积大小,分析了几何参数对精锻结果的影响,结果显示:大轮精锻加载力随着节锥角的增大而减小,小轮则相反;齿轮精锻过程加载力和齿槽体积大小成正比。在精锻件出模的模拟与分析中,本例大轮能够直接出模,齿形准确,小轮螺旋出模困难,变形严重。阐述了模具的加工技术和修正方法,列出了两种修整模具方法。4.建立中等模数弧齿锥齿轮的热锻-冷精整模具模型和坯料模型,模拟了热锻-冷精整成型过程,得到了齿形良好的锻件,对齿轮局部点处的损伤、等效应变、最大主应力和最大主速率等因素进行了动态分析。采用某厂锻造机械进行锻造实验,通过热锻-冷精整方式加工出了齿形良好的弧齿锥齿轮大轮,锻件形状准确,无明显缺陷,符合模拟预期。
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