文档介绍：- 2 -
目录
第一章
绪论
.-..2. -
齿轮的淬火处理
有限元方法
齿轮有限元仿真的现状
课题意义
研究内容
第二章
圆柱齿轮的几何特征和模型建立
-.各种热处理工艺（渗碳淬火、氮化、表面淬火等） 中，渗碳淬火工艺虽然比较复杂，但在传递相同功率（扭矩）的情况下，齿轮的 减速器体积最小、重量最轻，整机价格最低，是生产应用中最主要的工艺方法。 为得到硬齿面齿轮，各国至今仍然采用机械加工（或塑性成形）--渗碳--热处理 的传统工艺存在如下问题：
齿轮表面渗碳层厚度不一致，不利于齿轮综合性能的提高。渗碳处理是在齿 轮切削或塑性成形后进行，由于没有确立渗碳层控制技术，齿根与齿面在同一渗 碳氛围中进行渗碳处理，齿面、齿顶及齿根的渗碳层浓度、梯度、厚度大致相同。 然而由于齿面与齿根的工作特性不同， 要求齿面渗厚、齿根渗碳层薄。为了保证 齿面的耐磨性，%。-, ，齿曲疲劳强度最高；因此为了保证齿根 弯曲强度，则渗碳层的含碳量和渗碳层深度就满足齿面接触疲劳强度的要求。 在
实际生产中，很难二者兼顾，达到理想状态。为了防止轮齿硬化层的剥落，有效 。
1） 选择汽车圆柱齿轮为研究对象，获取其工艺尺寸参数，为建立数学模型 提供参考；
2） 根据其尺寸参数，利用SolidWorks软件进行三维建模，再把模型导入ANSYS 软件中，建立热力学参考模型；
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3） 查阅必要的资料，获取齿轮材质20CrNi2MoA在20〜1000C的热、力学参 数，为后继的热、力学分析提供依据；
,简要地对大模数
4） 对圆柱齿轮实体在淬火过程中的模型进行计算机仿真
圆柱齿轮淬火变形进行分析。
第二章 圆柱齿轮的几何特征和模型建立
圆柱齿轮的几何特征
本课题选用齿轮的几何特性如下：
Z=54
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图2-1圆柱齿轮示意图
表2-1 :圆柱齿轮参数及技术要求
棋数
mn
1 s
34
齿形角
1
a
2n
齿顶真系歡
h
I
£
0
蛭施方向
宜歯
栓向变位卓敎
c
公法线长厘
135. 944
跨测齿饋
k
6
T-L-F
齿轮副甲心距
132
配朋吿It
国号
齿数
54
齿圏隹回疏动公釜
Fr
0 Oao
F d
0. 023
齿距累积公證
FP
0. 06S
齿距极限偏羞
±fpt
±0. 0L7
技术要求
齿面淬火处理，有效硬化层深度 5-；齿面硬度HRC57-64齿心硬
度 HRC35-40
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机械性能 b 1080Mpa s >785Mpa S s>8% >35% A<>47J/cm ;
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淬火后对齿部进行喷丸处理；
4，进行探伤检查，齿部进行磁粉探伤，不允许存在线性磁痕显示，整体进
行超声波探伤，内部不允许有白点、裂痕，同时内部质量应符合GB7
-1988标准规定的m级要求；
SolidWorks软件对齿轮进行三维
首先，根据齿轮的各项数据和参数，利用 模型的建造，图2-2即为该齿轮的三维模型。
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图2-2用SolidWorks创建的齿轮三维模型图
由于齿轮各轮齿参数相同，热处理的边界条件相同，生产中对大模数齿轮一 般采用逐步淬火的方法，即对齿轮单齿进行逐一淬火，为了能够准确和方便地建 立几何模型，可选取齿轮的1/54部分，即单齿进行模型建立，这样可以简化计 算模型，节省内存空间，提高仿真速度，其仿真结果与实际完整齿轮基本一致。 图2-3即为用SolidWorks创建的单齿的三维模型。
ansyS^ 件。
第三章圆柱齿轮渗碳淬火过程热力学模型
20CrNi2MoA氐碳合金钢是大模数齿轮首选的渗碳钢之一，长期以来具有稳
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定的化学成分、成熟的冶炼工艺过程。其热力学性能参数已作为标准列入国家渗 碳钢材料手册。
表3-1 20CrNi2MoA热学性能参数
圆柱齿轮材料选用20CrNi2MoA当利用ANSYS软件对其淬火过程进行温度 场仿真时，