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曲线齿锥齿轮加工中的应力及形变分析

王斌 范明星 闫晨宵 曹雪梅 李天兴

王斌, 范明星, 闫晨宵, 曹雪梅, 李天兴. 曲线齿锥齿轮加工中的应力及形变分析[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(7): 1070-1075. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200634
引用本文: 王斌, 范明星, 闫晨宵, 曹雪梅, 李天兴. 曲线齿锥齿轮加工中的应力及形变分析[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(7): 1070-1075. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200634
WANG Bin, FAN Mingxing, YAN Chenxiao, CAO Xuemei, LI Tianxing. Analysis of Stress and Deformation in Machining of Split Spiral Bevel Gear[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(7): 1070-1075. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200634
Citation: WANG Bin, FAN Mingxing, YAN Chenxiao, CAO Xuemei, LI Tianxing. Analysis of Stress and Deformation in Machining of Split Spiral Bevel Gear[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(7): 1070-1075. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200634

曲线齿锥齿轮加工中的应力及形变分析

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200634
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51675161

详细信息
    作者简介:

    王斌(1970-), 副教授, 硕士生导师, 博士, 研究方向为先进制造技术及机械制造装备设计, 9902848@haust.edu.cn

    通讯作者:

    范明星,助教,硕士,xiaoxing1162@163.com

  • 中图分类号: TG501

Analysis of Stress and Deformation in Machining of Split Spiral Bevel Gear

  • 摘要: 特大型曲线齿锥齿轮轮坯在切齿加工过程中的刚度变化,内应力重新分布导致轮坯加工后变形严重,切齿加工导致的变形量与轮坯的残余应力分布状态密切相关。针对这一问题,本文通过有限元软件进行仿真分析,提取轮坯表面及内部截面的应力云图,探究其整个加工过程中的应力分布演变规律,研究切齿过程中轮坯内应力演变的内在作用机理及对其变形产生的影响。最后,进行了剖分轮坯的实际切齿加工及变形测量实验。结果表明,仿真加工与加工实验的变形规律相吻合,轮坯变形特征与初始残余应力的变化规律相适应。
  • 图  1  内应力随轮坯厚度的变化曲线

    图  2  轮坯初始应力云图

    图  3  加工过程中X方向应力云图

    图  4  加工过程中Y方向应力分布剖视图

    图  5  加工过程中X方向形变

    图  6  加工过程中Y方向形变

    图  7  加工过程中Z方向形变

    图  8  切齿过程中形变量

    图  9  加工前测量

    图  10  加工第1齿槽

    图  11  左半部分齿槽加工

    图  12  第4次测量

    表  1  实验测量数据

    状态 底面平行度 左端面垂直度 右端面垂直度 外圆直径/mm 内圆直径/mm 两端面夹角/(°)
    未切齿槽轮坯 0.035 0.003 0.029 803.520 625.292 144.001
    切中间一个齿 0.015 0.017 0.026 802.898 625.222 143.990
    右侧全切完 0.089 0.024 0.005 801.850 625.675 144.018
    切齿完成 0.053 0.026 0.017 800.701 625.006 143.995
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  • 收稿日期:  2020-10-17
  • 刊出日期:  2022-07-25

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