面齿轮滚轧成形仿真分析
Simulation Analysis of Face Gear Roll Forming
- 机械传动 2022年46卷第7期 页码：91-97
- 作者机构：
1.河南科技大学 机电工程学院， 河南 洛阳 471000
2.中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司， 陕西 西安 610100
- 作者简介：
张广（1995— ），男，河南商丘人，硕士研究生；研究方向为先进制造技术。
- 基金信息：国家重点专项(J2019-VII-0017-0159)
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2022.07.014
中图分类号：
扫 描 看 全 文
张广,张丰收,靳园园等.面齿轮滚轧成形仿真分析[J].机械传动,2022,46(07):91-97.
Zhang Guang,Zhang Fengshou,Jin Yuanyuan,et al.Simulation Analysis of Face Gear Roll Forming[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(07):91-97.
张广,张丰收,靳园园等.面齿轮滚轧成形仿真分析[J].机械传动,2022,46(07):91-97. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.07.014.
Zhang Guang,Zhang Fengshou,Jin Yuanyuan,et al.Simulation Analysis of Face Gear Roll Forming[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(07):91-97. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.07.014.
摘要
基于滚轧变形理论，通过Deform-3D有限元仿真软件建立滚轧模型，对面齿轮滚轧成形过程进行分析，根据有限元仿真结果分析面齿轮齿廓主动面和被动面的金属流动情况；探究工艺参数对滚轧轮所受最大载荷的影响趋势；分析等效应变和等效残余应力在齿廓上的分布规律。结果表明，面齿轮齿廓被动面的金属流动性大于主动面的金属流动性，且在被动面齿顶易形成“突耳”；转速增大，滚轧轮最大载荷降低；进给速度增大，滚轧轮最大载荷增大；齿廓等效应变和最大残余应力变化趋势相同，随着转速的增加而增加，随着进给速度的增加而降低。这些结果为进一步实验提供了一定的参考。
Abstract
Based on the roll deformation theory，a roll model through Deform-3D finite element simulation software is established，the roll forming process of the face gear is analyzed and the metal flow conditions of the active and passive faces of the face gear tooth profile is analyzed according to the finite element simulation results； the influence trend of process parameters on the maximum load of the rolling wheel and the distribution law of equivalent strain and equivalent residual stress on the tooth profile are analyzed. The results show that， the metal fluidity of the passive surface of the tooth profile of the face gear is greater than that of the active surface，and “lugs” are easily formed on the tooth top of the passive surface； the maximum load of the rolling wheel decreases with the increase of the speed，and the feed speed increases. The maximum load of the rolling wheel increases； the change trend of the equivalent strain of the tooth profile and the maximum residual stress is the same，which increases with the increase of the speed，and decreases with the increase of the feed speed. These results provide certain reference significance for further experiments.
关键词
滚轧成形数值模拟金属流动等效应变残余应力
Keywords
Roll formingNumerical simulationMetal flowEquivalent strainResidual stress
references
LITVIN F L，FUENTES A，ZANZI C，et al.Face-gear drive with spur involute pinion：geometry，generation by a worm，stress analysis［J］.Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering，2002，191（25）：2785-2813.
姬存强，魏冰阳，邓效忠，等.正交面齿轮的设计与插齿加工试验［J］.机械传动，2010，34（2）：58-61.
JI Cunqiang，WEI Bingyang，DENG Xiaozhong，et al.Design of orthogonal surface gear and gear shaper processing experiment［J］.Journal of Mechanical Transmission，2010，34（2）：58-61.
LITVIN F L，CHEN Y J，HEATH G F，et al.Apparatus and method for precision grinding face gear：US6146253［P］.2000-11-14.
HERMANN J.Coniface face gear cutting and grinding［J］.Gear Solutions，2010（90）：38-47.
周永丹，徐永福，杜鹏远，等.基于DEFORM的花键冷滚轧成形动态仿真研究［J］.矿山机械，2021，49（2）：56-60.
ZHOU Yongdan，XU Yongfu，DU Pengyuan，et al.Dynamic simulation study of spline cold roll forming based on DEFORM［J］.Mining Machinery，2021，49（2）：56-60.
LI J，WANG G，WU T.Numerical simulation and experimental study of slippage in gear rolling［J］.Journal of Materials Processing Technology，2016，234：280-289.
刘慧敏.直齿轮滚轧成形工艺设计及数值模拟［D］.济南：山东大学，2013：10-45.
LIU Huimin.Process design and numerical simulation of spur gear roll forming［D］.Ji'nan：Shandong University，2013：10-45.
乔硕，孙振，李晓冬，等.圆柱斜齿轮滚轧成形工艺数值模拟［J］.精密制造与自动化，2014（3）：48-50.
QIAO Shuo，SUN Zhen，LI Xiaodong，et al.Numerical simulation of cylindrical helical gear roll forming process［J］.Precision Manufacturing and Automation，2014（3）：48-50.
邓效忠，张青杰，高振山.基于滚轧技术螺旋锥齿轮的加工方法研究［J］.机械设计与制造，2019（12）：101-104.
DENG Xiaozhong，ZHANG Qingjie，GAO Zhenshan.Research on the processing method of spiral bevel gears based on rolling technology［J］.Machine Design and Manufacturing，2019（12）：101-104.
张艳珍，邓静，张青杰.准双曲面齿轮小轮热滚轧技术的成形缺陷分析与工艺设置［J］.机械传动，2020，44（9）：159-164.
ZHANG Yanzhen，DENG Jing，ZHANG Qingjie.Forming defect analysis and process setting of hypoid gear pinion hot rolling technology［J］.Journal of Mechanical Transmission，2020，44（9）：159-164.
朱小星，朱英，王双双，等.大模数直齿轮热轧成形仿真与实验［J］.机械设计与制造，2015（7）：67-69.
ZHU Xiaoxing，ZHU Ying，WANG Shuangshuang，et al.Simulation and experiment of hot rolling forming of large modulus spur gears［J］.Machine Design and Manufacturing，2015（7）：67-69.
赵军，李奋强，郭晗.工艺参数对齿轮滚轧成形过程的影响研究［J］.模具工业，2020，46（9）：13-16.
ZHAO Jun，LI Fenqiang，GUO Han.Research on the influence of process parameters on gear roll forming process［J］.Die & Mould Industry，2020，46（9）：13-16.
汤红艳，邓效忠，高振山.基于反共轭原理设计工具轮的准双曲面齿轮热滚轧成形数值模拟［J］.机械传动，2017，41（10）：11-16.
TANG Hongyan，DENG Xiaozhong，GAO Zhenshan.Numerical simulation of hypoid gear hot rolling forming with tool wheel design based on anti-conjugation principle［J］.Journal of Mechanical Transmission，2017，41（10）：11-16.
刘赛赛，邓效忠，高振山，等.基于中频感应加热的热滚轧弧齿锥齿轮小轮工艺参数优化［J］.机械传动，2019，43（12）：151-154.
LIU Saisai，DENG Xiaozhong，GAO Zhenshan，et al.Process parameter optimization of hot-rolled spiral bevel gear pinions based on intermediate frequency induction heating［J］.Journal of Mechanical Transmission，2019，43（12）：151-154.
郑伟.薄壁零件数控加工的有限元分析［D］.西安：西安工业大学，2015：10-30.
ZHENG Wei.Finite element analysis of NC machining of thin-walled parts［D］.Xi'an：Xi'an University of Technology，2015：10-30.
0
浏览量
4
下载量
0
CSCD
- 网络PDF下载
- Meta-XML下载
- BibTeX下载
- Endnote下载
- RefMan 下载
- NoteExpress下载
- NoteFirst下载
关联资源
相关文章
相关作者
相关机构
- 技术支持由北京北大方正电子有限公司提供 豫ICP备05013835号-5
京公网安备11010802024621 - 本系统建议在Chrome、 IE9+ 以上版本浏览器阅读本站内容，360浏览器请切换至极速模式
- Cookies帮助我们提供服务并提供个性化体验。使用本网站，即表示您同意我们使用Cookies