文档介绍：Revised on November 25, 2020
机械创新实****报告
目录
第一章 绪 论
齿轮的三维建模，再把模型导入ANSYS软件中，建立热力学参考模型；
3）查阅必要的资料，获取齿轮材质20CrNi2MoA在20～1000℃的热、力学参数，为后继的热、力学分析提供依据；
4) 对圆柱齿轮实体在淬火过程中的模型进行计算机仿真,简要地对大模数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:
图2-1圆柱齿轮示意图
表2-1：圆柱齿轮参数及技术要求
技术要求
1，齿面淬火处理，有效硬化层深度；齿面硬度HRC57-64；齿心硬度HRC35-40；
2，机械性能1080Mpa；≥785Mpa；δs≥8%；≥35%；AX≥47J／cm2；
3，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GB／标准规定的Ⅲ级要求；
圆柱齿轮的三维模型建立
首先，根据齿轮的各项数据和参数，利用SolidWorks软件对齿轮进行三维模型的建造，图2-2即为该齿轮的三维模型。
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。
图2-3 用SolidWorks建立的齿单齿的三维模型
生成模型后，将当前模型另存为*.x_t格式，留作之后导入ANSYS软件。
第三章 圆柱齿轮渗碳淬火过程热力学模型
20CrNi2MoA低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。
相关材料热力学参数
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，需要提供材料密度、比热容、热传导率等参数，其对应的参数数值如表3-1【【1】[M]。2006
【2】王焕琴，杜家熙，[M].电子科技大学出版社，2000
【3】王勖成．有限单元法[M]．清华大学出版社．2005
【4】薛守义．有限单元法[M]．中国建材出版社．2005
【5】胡德林．金属学及热处理[M]．西北工业大学出版社，1995
【6】关鼎，[M].***出版社，2006
【7】李强，淬火过程的计算机模拟与试验研究[D]．燕山大学， 2003
【8】[M].北京：中国标准出版社，1988
】：
表3-1 20CrNi2MoA热学性能参数
密度（Kg/m3）
20℃
7850
比热容Cp【J/(KgK)】
460
温度t(℃)
0
100
200
400
600
800
1000
热传导率【W／（mK）】
18
力学性能参数
同样的，当利用ANSYS软件对齿轮的淬火过程进行应力场仿真时，也需要提供在不同温度下的弹性模量、屈服强度、切变模量、泊松比、线膨胀系数等力学性能参数，见表3-2：
表3-2 20CrNi2MoA力学性能参数
温度t
(℃)
弹性模量E
（Pa）
屈服强度
（Pa）
切变模量G
（Pa）
泊松比
线膨胀系数
1／℃
20
500
1000
1500
2000
建立齿轮模型
利用ANSYS建立分析模型最常用的方法有两种：一种是利用ANSYS的绘图功能，生成分析模型，再进行仿真模拟；另外一种，就是利用ANSYS与其它三维绘图软件，如AutoCAD，SolidWorks，Pro/E等强大的数据传输能力，本课题就是利用SolidWorks软件进行建模，然后导入ANSYS软件中，具体步骤为：运行ANSYS软件，【File】→【Import】→【PARA】,弹出窗口中查找到之前保存的*.x_t文件,选中，【OK】，导入完成，现在看到的是