锥齿轮形成及发展.doc

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1、锥齿轮形成及发展锥齿轮按齿形可分为直齿锥齿轮和螺旋徒齿轮（又称弧齿锥齿轮）•作为传递相交轴之间运动和动力的基础传动元件，椎齿轮具有传动平稳、承载能力高、噪音低等特点，因此在航空、航天、汽车、机械、船鉅、化工等众多领域得到广泛应用。锥齿轮足传动系统止最蛋要的关键零件之一，但它同时也是传动系统中最薄弱的环节之一，许多传动系统的失效都发生在锥齿轮上，所以锥齿轮质缺的好坏会直接影响到相关产品的性能水平。冃谊，齿轮加T技术的岛低已经成为了衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一.目葩，虽然齿轮切削加工的工艺已经相当成熟.而見生产稳定。但对于汽车使用的主、从动螺旋锥齿轮，从动轮

2、齿数足主动轮齿数的卜5倍，尽管从动轮幌旋粧齿机的单机加工效率高于主动轮，但构成生产线时至少需要五台螺旋铳齿机床，设备成本高。对于有奇运转速度、低运转噪声要求的齿轮，还蛊要采用价辂昂贵的数控螺旋磨齿机床进行加工.另外一方面，勺塑性加工相比，切011I1T不仅牛产效率低、材料利用至低、材料损耗大、不利于建立节约型环保和谐社会，而且锻坯经机加工齿形后，切斯了金属纤维，齿轮的齿根弯曲疲劳强度、齿面接触疲劳强度和齿面耐磨性都比较低，氏而齿轮的使用寿命短。作为车辆运动动力的传递者，工况复杂，负荷又重.缩短了车辆大修周期，不仅经济损失大，而且涉及到车辆运行的安全问题。相反，齿轮

3、塑性成形工艺改善了齿轮的组织和性能，使齿轮的弯曲强度、接触疲劳强度和耐冲击性髙于切削加工的齿轮零件，提高了齿轮的机械性能和使用寿命⑴。随肴汽车等制造业的迅猛发展，锥齿轮的需求和楮度要求进-步提高・上述传统的加工方法己经很难满足现代工业发展的需要，如何提高齿轮的生产效率、缩短制适周期和降低先产成本己成为一个迫切需要解决的问题，所以研究谁齿轮塑性成形技术具有重要的意义・因此・研究用笳性成形方法进行车辆等行走机械用锥齿轮齿形的近净成形是近年来金風成形加工领域和齿轮传动领域的重点研究课題Z—【气近年來，随看计算机软硬件技术、金屈塑性浹动理论和计算机图形学等交义学科的迅猛发

4、展，有限元数值模拟技术御到了快速发展，采用数值模拟等先进方法解决工业生产中的实际问题已成为金属成形技术的发展方向.采用有限元数值模拟方法，可实现齿轮精锻成形过程的模拟分析.获得齿轮梢锻成形规律、以校小的代价，在较短的时间内找到捲优的和可行的设计方案，为齿轮精锻成形工艺的研究和应用提供技术依抵利理论指导。锥齿轮是一种典型的传动零件，被广泛抱应用于航空、航天、汽车、仪表等众多的行业领域。锥齿轮加工方法主要包括传统切削加工和精密锻造成形两大类。采用传统切削加工工艺，材料的利用率低、能耗大、生产率低，尤只是在加丄过程中金屈纤维被切断从而造成轮齿的强度与疲劳寿命降低。同切削

5、加工方法相比，推齿轮采用椿密锻造工艺生产具有如下优点山叫•材料利用率平均提高30%以上：•抗拉强度与抗弯疲劳强度分别提«20%-25%和40%以上；•当采用蒂锻液压机生产且手工操作时.生产率提高8・10倍，当采用机械式精锻压力机自动化生产时.生产效率提高15・20倍以上：•减少了设备投资，当采用格里森刨削加工，按相同产量计算，一条精希模锻生产线可相当于8・20台刨齿机，国产精锻设备投资仅为刨削加工设备的20%-35%;•蒂锻尤JC是冷精锻错齿轮生产地干净.无切削和油污，减少了污染.保护了环境，亦称绿色制造。由于满足齿轮净成形优点，精密锻造已渐渐取代传统切削加工成为

6、锥齿轮先进加工技术的主要方法.锥齿轮主要包扌舌宣齿傕責轮和螺旋锥齿轮两大类，它们也是应用最为广泛的两种锥齿轮。1.2.1.1直齿锥齿笙精锻工艺現状分析目应，国内外很多学者对直齿锥齿轮精锻技术进行了深入的研究，并取得了显著的效果，研究取点主要集中在工艺设计与优化、模具结构改进等方面。文献【T针对行星齿轮和半轴齿轮原精锻工艺和模具结构存在的问题，提岀了“一火两锻"新工艺利新型模具结构，其工艺流程如下：下料•无心磨磨外圆•少无氧化加热•粗锻•精锻•切E边•表血清理•冷压整形，实现了自齿锥齿轮无飞边粗锻，新型模具结构保证了坯料的准确定位.文献⑸对闭式冷特锻圆锥齿轮的齿形凹

7、模进行研究，设计了两种凹模结构.研究结果表明分模而与齿顶平齐；齿顶完全埋没在下凹模内的模具结构在进厅小模数或较小模数的囲锥齿轮闭式冷精锻时，可以有效改善齿形模具的应力状态，提高模具寿命.文献⑹通过对锥齿轮精密成形工艺进行数值模拟，研究了在预应力状态和工作狀态两种不同情况下模具变形对齿轮齿面将度的彩响。文献⑺运用有限元软件对比分析了两种凸模及凹模结构形状对齿轮成形的影响，并设计了惟齿轮完全闭塞式锻造的模架。文献®⑼对轿车锥齿轮的冷闭務工艺进行了系统研究，通过数值模拟分析得到了成形过理中的金属流动规律和力学场量分布情况，并对数值模拟中的一些关键技术问题进行分析处理.设

8、计了专用模