车齿加工过程的仿真与分析

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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。
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