直齿圆锥齿轮摆辗成形有限元模拟研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要摆动辗压是一种局部加压连续塑性成形技术。直齿圆锥齿轮摆动辗压精密成形工艺是一种先进的齿轮加工技术，具有材料利用率高、生产率高、生产成本低、齿轮机械性能好和使用寿命高、成形尺寸精度高等诸多优点。在齿轮加工领域有着广泛的应用。本文在研究直齿圆锥齿轮摆动辗压工艺的基础上，利用有限元法分析了齿形成形过程中金属的填充规律，阐述了直齿圆锥齿轮摆动辗压成形特点，讨论了引起摆动辗压凹模的失效本质原因。根据齿轮零件及摆辗模具原型，利用三维造型软件uG对零件及模具进行造型，得到直齿圆锥齿轮摆动辗压成形的模具及零件模

2、型，为成形工艺有限元模拟分析提供了依据。基于刚塑性有限元理论，建立了直齿圆锥齿轮摆辗成形的有限元分析模型。基于DEFORM--3D有限元模拟软件，应用三维刚塑性有限元算法对直齿圆锥齿轮摆动辗压成形过程进行了模拟分析，得出变形中金属的流动状态和等效塑性应力应变分布规律，齿轮成形过程及等效应力一应变用图形、曲线直观表示出来，获得了摆动辗压成形金属变形规律。结合齿轮成形规律，参照直齿圆锥齿轮摆辗成形生产经验，通过改变直齿圆锥齿轮摆动辗压的工艺参数的有限元模拟，分析探讨了下模进给量、摩擦系数和摆头倾角的改变量对凹模应力影响程度以及

3、对凹模失效形式的影响分析，获得了模具在不同工艺参数下的应力对比曲线，直观而又深刻地揭示了摆动辗压工艺参数对模具的具体影响程度。基于DEFORM--3D模具分析模块，对模具的失效形式及失效本质进行了更深层次的研究，通过对凹模任一齿形的齿根应力有限元模拟分析，得出了凹模齿根应力曲线，分析探讨了摆动辗压凹模齿根应力分布规律，总结了凹模齿形失效的本质原因。关键词：直齿圆锥齿轮摆动辗压成形有限元模拟武汉理工大学硕士学位论文Rotaryrollisanewtechnology-thatappliedinpartlypressworks

4、uccessionplasticityformin&Thecoldrotaryforgingusedinstraighttoothbevelgearisalladvancedtechniquewhichusedingearprocessing．Ithasagoodmanymerits,suchashighmaterialutilization,highproductivity，lowmanufacturingcost,highgearmechanicalproperty,highservicelifeandhighform

5、ingdimensionalaccuracyctc．Itwidelyap#iedingearprocessing．Thisthesisbasedontheresearchofthemtaryforginginstraighttoothbevelgeartechnology．Finiteelementanalysisisemployedtoresearchtheprocessofcoolrotaryforgingindifferentialsatellitegear．Thestatusesofstrainandstress，

6、metalflowruleandforce-timeCtlrveareobtainedandrevealthedeformationcharacteristic．Andtheessencecauseofthecavitydie'sinvalidationhasbeendiscussed．‘Thestraighttoothbevelgear'srotaryrollmodelhasbeencreatedinthree-dimensionalmoldingsoftwareUGbasedonitsprototype。Themode

7、lswhichwillbeusedinDEFORM-3Dhavebeengotten．They’rethefoundation0ffiniteelementanalysisinstraighttoothbevelgear'Smtaryroll．Themodelsoffiniteelementanalysisusedinstraighttoothbevelgear’SrotaryrollhavebeencreatedbasedontheIigidplaslidtyfiniteelementtheory．Thestatuses

8、ofstrainandstress,metalflowrolehavebeengottenbasedonthethree-dimensionalsimulationsoftwareDEFORM-3Dbytheuseofrigidplastici哆finiteelementanalysis．Thedefo