一种考虑不均匀特性的渗碳硬化齿轮有限元建模方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑不均匀特性的渗碳硬化齿轮有限元建模方法，它包括以下步骤：1、获取渗碳硬化齿轮的硬度梯度曲线；2、获得不同深度下的初始残余应力；3、使用Matlab数值分析软件，编写该齿轮轮廓的曲线方程，生成数据点，导入Proe软件生成几何模型，再将几何模型导入Abaqus有限元软件；4、得到材料随深度变化的屈服极限曲线；5、通过应力转换法，将测得的沿齿轮齿廓和齿宽方向的初始残余应力转换为沿有限元模型中坐标轴的初始残余应力；6、对模型进行切分以及划分网格，然后将齿轮的屈服极限以及初始残余应力导入齿轮模型中。本发明专利技术解决了建立考虑不均匀特性的渗碳硬化齿轮有限元建模的难题，能提高有限元分析的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑不均匀特性的渗碳硬化齿轮有限元建模方法
本专利技术属于齿轮
，具体涉及一种渗碳硬化齿轮有限元建模方法。
技术介绍
随着现代工业的不断发展，机械装备对诸如齿轮的零部件的可靠性要求越来越高，使得渗碳硬化已经成为了大部分传动齿轮必须要采用的工艺，这在重载，高功率密度齿轮上尤其明显。渗碳硬化一方面可以提高齿轮表面以及次表面的硬度，另一方面也会为齿轮引入一定的初始残余压应力场，因此能显著提高齿轮的疲劳强度，进而增加其使用寿命。然而，目前采用有限元软件建立的齿轮模型，几乎都没有考虑由于渗碳硬化所导致的齿轮材料属性的不均匀特性，这将使得后续的分析出现较大的误差。事实上，由于齿轮结构复杂，因此使得建立考虑不均匀特性的真实状态渗碳硬化齿轮有限元模型成为了该领域的一个技术难题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种考虑不均匀特性的渗碳硬化齿轮有限元建模方法，它能够考虑由于渗碳硬化而导致的齿轮内部不均匀的硬度梯度和参数残余应力场，建立更接近真实情况的齿轮有限元模型，提高有限元分析的精度。本专利技术所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括以下步骤：步骤1、采用经典的T本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑不均匀特性的渗碳硬化齿轮有限元建模方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、采用经典的Thomas硬度梯度公式，获取渗碳硬化齿轮的硬度梯度曲线；步骤2、采用X射线残余应力衍射仪对齿轮轮齿沿齿宽和齿廓方向的初始残余应力进行测量，并采用腐蚀法对齿轮表面进行腐蚀，进而获得不同深度下的初始残余应力；步骤3、使用Matlab数值分析软件，编写该齿轮轮廓的曲线方程，生成数据点，导入Proe软件生成几何模型，并将几何模型导入Abaqus有限元软件，为构建有限元模型做准备；步骤4、根据步骤1获得的硬度梯度曲线，由材料硬度与屈服极限的关系，得到材料随深度变化的屈服极限曲线；步骤5、通过应力转换法，将测得...

【技术特征摘要】
1.一种考虑不均匀特性的渗碳硬化齿轮有限元建模方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、采用经典的Thomas硬度梯度公式，获取渗碳硬化齿轮的硬度梯度曲线；步骤2、采用X射线残余应力衍射仪对齿轮轮齿沿齿宽和齿廓方向的初始残余应力进行测量，并采用腐蚀法对齿轮表面进行腐蚀，进而获得不同深度下的初始残余应力；步骤3、使用Matlab数值分析软件，编写该齿轮轮廓的曲线方程，生成数据点，导入Proe软件生成几何模型，并将几何模型导入Abaqus有限元软件，为构建有限元模型做准备；步骤4、根据步骤1获得的硬度梯度曲线，由材料硬度与屈服极限的关系，得到材料随深度变化的屈服极限曲线；步骤5、通过应力转换法，将测得的沿齿轮齿廓和齿宽方向的初始残余应力转换为沿有限元模型中各坐标轴的初始残余应力；步骤6、利用二次开发软件，对模型进行切分以及划分网格，然后将齿轮的屈服极限以及初始残余应力导入齿轮模型中，然后根据有限元分析的需要，在约束设置模块释放模型沿z轴的旋转自由度或在该轴上施加转矩，并约束其他方向的自由度，从而构建考虑不均匀特性的渗碳硬化齿轮有限元模型。2.根据权利要求1所述的考虑不均匀特性的渗碳硬化齿轮有限元建模方法，其特征是，在步骤1中，经典的硬度曲线公式为：式中，d为距齿轮表面的距离，HV(d)为距表面深度为d处的材料硬度，ECD为有效应硬化层深度，有效硬化层定义为硬度不低于550HV的深度范围，dcore代表芯部硬度离表面的最短距离，HVcore为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘怀举，何海风，朱才朝，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50