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圆柱齿轮是机械传动中的一种重要齿轮类型,广泛应用于车辆、船舶、风电和石化等行业。目前,圆柱齿轮成形的方法主要有两种:机械切削加工工艺和精密锻造成形工艺。其中,机械切削方法材料利用率低、生产效率低、能耗大。相对于机械切削加工工艺,精密锻造成形工艺能够提高材料利用率和生产效率,并减少能源消耗。但是精密锻造成形作为一种整体成形方法,其成形力大,模具使用寿命低。为此,本文提出圆柱齿轮精密轧制成形工艺。 精密轧制成形是一种局部、连续的塑性成形方法,能够有效地减小成形力和设备吨位,并具有振动冲击小、节约资源的优点。为将圆柱齿轮精密轧制成形工艺应用于实际生产中,本文通过理论分析和有限元模拟对圆柱齿轮精密轧制成形规律进行研究,主要研究结果如下: (1)建立直齿圆柱齿轮轧制模型,根据上限法原理,推导直齿圆柱齿轮轧制成形过程中轧制力的理论计算公式。并通过对比有限元模拟结果,验证理论计算模型的可靠性。同时,建立直齿圆柱齿轮闭式锻造有限元模型,对直齿圆柱齿轮闭式轧制和闭式锻造的成形力进行比较。 (2)建立直齿圆柱齿轮开式轧制有限元模型,对轧制过程中材料的流动、等效应变场、速度场、轴向增加率和轧制力进行分析。研究不同工艺参数下直齿圆柱齿轮开式轧制成形结果,分析每转进给量、坯料尺寸、芯辊尺寸和摩擦系数对等效应变场、速度场、轴向增加率和轧制力的影响规律。 (3)建立斜齿圆柱齿轮开式轧制有限元模型,对轧制过程中坯料的充填过程、等效应变场、速度场、轴向增加率和轧制力进行分析。研究不同工艺参数下斜齿圆柱齿轮开式轧制成形结果,对每转进给量、坯料尺寸、芯辊尺寸和摩擦系数对轧制成形的影响规律进行分析。