高端轻卡变速箱对噪声、舒适性及能耗的要求越来越高,薄壁大螺旋角(>26°)高速档齿轮作为变速箱主要元件,其齿部精度直接影响变速箱的噪音及平稳性。薄壁大螺旋角齿轮类零件结构复杂,加工困难,热处理变形一致性差。因其螺旋角大,剃齿预修形量较正常斜齿轮更大,齿向修形要求左右齿面单独修形,使剃齿刀修磨难度加大;另外薄壁类零件的内孔在焊接和孔热后精加工中易变形,导致其齿部精度等级降低。为提高此类零件的齿部加工精度,本文基于有限元分析对薄壁大螺旋角齿轮的热处理变形规律进行了研究,具体研究内容及成果如下:(1)对薄壁大螺旋齿轮零件进行现场加工调研,分析零件的结构和工艺流程,总结了实际加工中出现的主要缺陷;并对主要缺陷做了机理分析,得到了引起零件齿部精度差的因素。(2)利用有限元分析软件ANSYS对齿轮的热处理过程进行了数值模拟,应用了温度场与应力场的概念,分析了热处理工艺对齿部变形的影响。通过仿真分析,发现薄壁大螺旋角齿轮齿根处出现应力集中现象;齿轮淬火前期,齿轮表面为拉应力,由于时间的变化应力值越来越大,100s左右时达到最高值。(3)在热处理过程中,研究了渗碳工序和淬火工序的变形规律,计算并优化了工艺参数。得出优化参数,包括渗碳层深度0.83mm、渗碳温度880℃及强渗时间140min,淬火温度800℃、淬火油温度110℃、回火时间2h等。通过对上述参数的优化,使得零件变形减小,变形一致性提高,变动量控制在0.006mm以内。(4)对零件的热处理工艺及机械加工工艺进行了优化,生产、实验验证了仿真结果的有效性。