【摘 要】
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为满足航空直升机传动系统轻量化的要求,作为直升机传动关键部件的传动齿轮通常以薄壁辐板形式出现,但是薄壁辐板结构在切削加工中会出现辐板变形,平行度圆周度偏差过大等问题,这会导致齿轮轮毂区域出现偏心引起齿轮不平衡的振动。本文针对直升机薄壁齿轮在生产过程中辐板切削时易变形、尺寸难以控制、精度难以保证等问题,运用有限元仿真、切削加工原理、工艺优化等手段,探寻薄壁齿轮切削加工变形的原因,并分析影响切削变形的
【基金项目】
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2020年直升机传动技术国家级重点实验室开放课题（项目批号:4HTL-O-20G04）； 江苏省研究生科研与实践创新计划（项目批号:SJCX21-XZ005）；
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为满足航空直升机传动系统轻量化的要求,作为直升机传动关键部件的传动齿轮通常以薄壁辐板形式出现,但是薄壁辐板结构在切削加工中会出现辐板变形,平行度圆周度偏差过大等问题,这会导致齿轮轮毂区域出现偏心引起齿轮不平衡的振动。本文针对直升机薄壁齿轮在生产过程中辐板切削时易变形、尺寸难以控制、精度难以保证等问题,运用有限元仿真、切削加工原理、工艺优化等手段,探寻薄壁齿轮切削加工变形的原因,并分析影响切削变形的主要因素,有效预测切削过程中零件的变形,制定合理的切削变形控制策略,优化工艺参数。本文的相关研究为航空薄壁齿轮辐板车削加工提供科学的理论指导与工艺支撑,主要内容包括:（1）运用ABAQUS有限元软件,建立中碳钢18Cr2Ni4WA材料动态切削仿真的二维和三维模型,分析获得工件加工后的应力场、切削力以及切屑形貌等过程参数。（2）开展不同切削参数的单因素切削力测量实验,分析切削力的影响规律,利用实验数据对仿真模型参数进行重新校准,最终将仿真结果与实验结果误差保证在15%以内。同时利用重新校准后的仿真模型开展正交实验,通过多元线性回归方程拟合得出中碳钢18Cr2Ni4WA材料的切削力经验公式。（3）基于ABAQUS软件的二次开发技术,研究载荷自动加载和卸载技术与仿真变形结果数据提取技术,提出一种薄壁齿轮薄辐板加工变形预测模型并进行试验验证,确定了仿真结果的准确性。（4）研发专用工装夹具,根据薄壁齿轮自身的特殊结构,确定不同定位位置和夹紧位置,使用不同的装夹方案。对确定好的几种装夹方案进行装夹变形加工试验,从辐板变形,辐板平行度圆周度三个测量角度判断不同装夹方式的优劣,结果表明专用工装可以起到减小辐板的加工变形的效果。本论文的主要创新点在于利用真实全面反映材料动态力学特性的J-C本构模型,建立直升机薄壁齿轮辐板车削有限元仿真模型,进行不同参数下的车削仿真,获得力、热等相关数据,揭示薄壁弱刚性齿轮辐板加工变形规律。为薄壁弱刚性齿轮辐板的抗变形加工提供有效的理论指导和实践意义。
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