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8620H重载汽车齿轮成形磨削齿面残余应力研究及加工参数优化
| 论文题名： | 8620H重载汽车齿轮成形磨削齿面残余应力研究及加工参数优化 |
| 关键词： | 重载汽车齿轮;成形磨削;齿面残余应力;参数优化 |
| 摘要： | 重载汽车齿轮在低速大扭矩的工况下运行时，主要的失效模式是磨损、点蚀、胶合与断裂；其中，断裂带来的灾难和损失最大，而断裂失效中又以弯曲疲劳断裂为主。研究表明，有效的齿面残余压应力和较小的齿面粗糙度可以减缓疲劳裂纹萌生和扩展的进程，从而使齿根的抗弯曲疲劳性能得以显著提高。故在齿轮生产加工过程中要严格控制齿面残余应力和齿面粗糙度进而提高齿轮的疲劳寿命。除了材料因素之外，齿面残余应力和齿面粗糙度的大小主要取决于齿轮的加工过程，成形磨削加工是齿轮精加工的重要方法之一，作为齿轮加工的末端工序，直接决定着齿轮的最终表面质量。 鉴于此，本文以重型汽车用8620H齿轮为对象，重点探究了成形磨削加工过程中加工参数（砂轮线速度、砂轮沿齿轮轴向进给速度、磨削深度）对齿面残余应力和齿面粗糙度的影响，并寻求较优的加工参数，为实际加工过程中提高齿面质量提供参考。主要研究工作如下： （1）通过平面磨削的磨削力模型结合齿轮成形磨削特征参数，分析齿轮成形磨削过程中磨削力、热流密度分布和接触应力分布；利用有限元仿真软件，基于正交实验对成形磨削过程中不同加工参数下齿面残余应力的分布状态进行数值仿真分析，研究加工参数对齿面残余应力的影响。结果表明，随砂轮线速度、砂轮轴向进给速度和磨削深度的增加，齿面残余拉应力处于增大的趋势。 （2）基于正交实验开展8620H齿轮成形磨削加工实验，利用便携式粗糙度及轮廓测量一体机测量不同加工参数下的齿面粗糙度，研究在实际加工过程中加工参数对表面粗糙度的影响。结果表明，随砂轮线速度、砂轮轴向进给速度和磨削深度的增加，齿面粗糙度处于减小的趋势。 （3）基于齿面残余应力数值仿真和实际磨削实验结果，利用DPS数据处理系统（Data Processing System）建立齿面残余应力与齿面粗糙度的二次多项式逐步回归模型。以加工时间、齿面残余应力和齿面粗糙度为优化目标，建立加工参数多目标优化模型，利用粒子群算法进行加工参数的优化求解，为8620H齿轮成形磨削过程中加工参数选择提供指导。 |
| 作者： | 王利亭 |
| 专业： | 工业工程 |
| 导师： | 赵秀栩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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