螺旋锥齿轮磨削表面性能生成与实验研究--《湖南工业大学》2014年硕士论文
螺旋锥齿轮磨削表面性能生成与实验研究
【摘要】：螺旋锥齿轮是实现相交轴及交错轴间运动和动力传递的基础元件，它具有承载能力高、重合度大、传动效率高、结构紧凑、寿命长、噪音小等众多优点，被广泛应用于航空航天、航海、精密机床、汽车运输等行业中的关键部件。齿轮磨削表层性态即显微硬度与金相组织、磨削烧伤与裂纹对齿轮对耐磨性、抗疲劳性能、耐腐蚀性都有一定的影响。为了提高螺旋锥齿轮磨削表层性态，本文依据螺旋锥齿轮加工原理和工艺特征，对其磨削表面表层性态进行探究，主要内容如下：
首先以SG砂轮对20CrMnTi弧齿锥齿轮的成形磨削建立了温度场的有限元模型并进行了温度场的仿真分析，得出在不同磨削工艺参数下的磨削温度场。通过实验法，使用全自动显微硬度计对螺旋锥齿轮磨削表层显微硬度的影响因素分析的基础上，经过实验检测，得出螺旋锥齿轮表层硬度梯度的变化规律，研究在其他磨削实验条件相同时，不同磨削深度下的磨削齿面表层显微硬度变化规律，并提出了齿面涂镀合金层的方法来提高螺旋锥齿轮表层硬度。
金相组织相变是齿轮加工质量的重要指标之一。本文通过金相显微镜对螺旋锥齿轮磨削表层金相组织特征的检测分析，得出齿轮磨削表面的金相组织。选用正交试验法，对工艺参数对螺旋锥齿轮表面金相组织的不同影响规律进行分析，然后根据极差分析，得出磨削的最最佳工艺参数组合，建立了螺旋锥齿轮残余奥氏体量的回归数学模型，并对所建模型做出对比验证。
最后，通过金相显微镜和全自动显微硬度计对大齿轮磨削不同烧伤程度的齿、正常的齿进行了实验研究，对磨削烧伤后表层显微硬度与显微组织进行分析并对比验证金相组织、表层显微硬度的变化对磨削烧伤和裂纹的影响，探讨在磨削用量下磨削区温度与磨削烧伤的关系，得出磨削烧伤产生的临界条件，并提出一些预防磨削烧伤和裂纹的有效措施。
【关键词】：
【学位授予单位】：湖南工业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2014【分类号】：TG616【目录】：
摘要4-5ABSTRACT5-9第一章 绪论9-16 1.1 课题研究背景、目的及意义9-10 1.2 螺旋锥齿轮制造技术国内外发展概述10-13 1.3 螺旋锥齿轮数控磨削表面性能研究状况13-14 1.4 论文研究内容与思路14-15 1.5 本章小结15-16第二章 螺旋锥齿轮数控磨削机理16-33 2.1 引言16 2.2 螺旋锥齿轮数控磨削原理及方法16-23
2.2.1 磨削加工特点16-17
2.2.2 螺旋锥齿轮数控磨削原理17-18
2.2.3 螺旋锥齿轮磨削机理18-20
2.2.4 螺旋锥齿轮磨削方法20-23 2.3 螺旋锥齿轮磨削齿面温度场分析23-31
2.3.1 螺旋锥齿轮有限元建模23-26
2.3.2 螺旋锥齿轮磨削齿面温度场仿真26-30
2.3.3 螺旋锥齿轮磨削齿面温度场试验验证30-31 2.4 本章小结31-33第三章 螺旋锥齿轮磨削齿面显微硬度研究33-39 3.1 引言33-34 3.2 实验材料准备34-36 3.3 磨削表面显微硬度实验研究36-38
3.3.1 实验过程36
3.3.2 实验结论分析36-37
3.3.3 对未涂镀试件和已涂镀试件对比分析37-38 3.4 本章小结38-39第四章 螺旋锥齿轮磨削齿面表层金相组织研究39-49 4.1 引言39 4.2 磨削金相组织理论分析39-40 4.3 螺旋锥齿轮残余奥氏体量的回归模型与实验验证40-43
4.3.1 残余奥氏体量回归模型建立40-42
4.3.2 实验验证42-43 4.4 磨削表层金相组织实验研究43-47
4.4.1 实验过程43-44
4.4.2 实验结论分析44-47 4.5 本章小结47-49第五章 螺旋锥齿轮磨削齿面烧伤与裂纹研究49-63 5.1 引言49 5.2 磨削烧伤的产生机理及其判定方法49-50 5.3 实验材料准备50-52 5.4 磨削烧伤的实验分析52-58
5.4.1 实验过程52
5.4.2 实验结论分析52-58 5.5 磨削裂纹的实验分析58-62
5.5.1 磨削表面裂纹的产生机理及判定方法58-59
5.5.2 实验过程59
5.5.3 实验结论分析59-60
5.5.4 磨削表面烧伤和裂纹的预防措施60-62 5.6 本章小结62-63第六章 全文总结与展望63-65 6.1 全文总结63-64 6.2 研究展望64-65参考文献65-70致谢70-71攻读硕士学位期间主要研究成果及参与科研项目71
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