螺旋锥齿轮摆辗成形关键技术研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要螺旋锥齿轮具有传动效率高、承载能力强、传动平稳平顺、节省空间的特点，是差速器的核心部件。由于螺旋锥齿轮形状复杂，长期以来依靠格里森等公司的专用机床切削加工。塑性成形螺旋锥齿轮具有节省材料，提高生产效率，提高齿轮强度和寿命的特点，克服了不易切削加工的缺点。摆辗是一种局部连续加压塑性成形技术，减少了精密模锻成形力，是一种新的螺旋锥齿轮塑性成形方法，有着广阔的发展空间。摆辗螺旋锥齿轮作为一种新的工艺，制定工艺缺少相关的经验和数据。又由于螺旋锥齿轮齿线长而弯曲，在摆辗成形过程中金属流动复杂，模具经常断裂失效，是摆辗成形工艺实施的瓶颈。因而需

2、要对金属流动，模具受力和成形力变化特点等问题进行深入研究，以促进该工艺的进一步发展和实施。基于塑性有限元的方法，本文对螺旋锥齿轮摆辗成形过程中关键技术进行研究。主要研究结果如下：(1)基于UGNX软件，在编程生成螺旋锥齿轮齿线基础上，建立了格里森螺旋锥齿轮参数化精确3D模型和模具模型。(2)基于DEFOI【M一3D有限元分析软件，对螺旋锥齿轮摆辗成形过程进行了模拟分析。通过对螺旋锥齿轮摆辗成形过程进行研究，获得摆辗过程中各阶段的变形与载荷之间关系，得到齿形填充过程特点；通过对螺旋锥齿轮齿项和齿根凸凹面内外端和中间点的变形情况进行分析，得到外端的不容易充满的原因

3、；借助铅试件成形验证了螺旋锥齿轮摆辗成形模拟过程。(3)针对摆辗成形过程最后阶段飞边面积较大与载荷过大特点，提出对摆头形状改进方法，减少了飞边面积，从而使得成形力减少了1／3。通过模拟和理论计算的方法，证实了摆头改进方法的有效性。(4)通过对螺旋锥齿轮凹模齿根凸面和凹面的周向应力和径向应力进行研究，分析了各段应力和不平衡应力，获得了外端凸面应力最大和外端不平衡应力值过大是螺旋锥齿轮摆辗凹模断裂失效的原因，提出了增加凹模齿形外端的强度是提高凹模的寿命的有效方法。关键词：摆辗；螺旋锥齿轮；摆头改进；金属流动；断裂武汉理工大学硕士学位论文AbstractSpiral

4、bevelgearisthecoreofdifferentialmechanism，fortheirfeaturesofhighcarryingcapacity,highstability,space-savingandSOon．However,themanufacturingprocessofspiralbevelgearsmainlydependonthespecialGleasonmachinetool，sincethetoothsurfacegeometryofsuchgearsisquitecomplex．Plasticforminghassomea

5、dvantages，includingthereductionofwastematerial，theimprovementoftheproductioncoefficient，gearstrengthandlife，andovercometheshortcomings，noteasymachiningbycutting．Rotaryforgingisapartlypressworksuccessionplasticityforminganddecreasestheloadofdieforgingspiralbevelgear,soitisanewtechnol

6、ogyofplasticformingofspiralbevelgear．Asanewtechnology,itlacksofexperimentsanddatetomaketechnologicalplan．Inaddition,becausethetoothcurveofspiralbevelgearislongandcurving，metalflowscomplexlyanddieoftenfailsfromfracture，whichisthebottleneckfortheimplementofrotaryforgingspiralbevelgear

7、．Metalflow,diestress，loadchangetrendbeinganalyzeddeepwillacceleratethisprocessdevelopandimplement．Inthispaper,therotaryforgingprocessofspiralbevelgearwasstudiedbasedonfiniteelementmethod．Themainresultsareasfollows：(1)BasedonUGsoftware，throughprogrammingspiralbevelgeartoothcurveswere

8、generatedand3Dmodel