基于ABAQUS单颗磨粒磨削螺旋锥齿轮有限元分析

从宝刚，韦尧兵，刘俭辉，吕 鑫，程金辉

(1.兰州理工大学机电工程学院，甘肃 兰州 730050)(2.中原内配集团股份有限公司，河南 焦作 454000)

螺旋锥齿轮因其具有重叠系数大、传动平稳、承载能力强、传动比高、结构紧凑、耐磨损、噪声小等优点，广泛应用于汽车、能源、矿山机械、装备制造及交通等领域中，对其精密加工一般采用数控磨削[1]。由于磨削加工后的工件表面硬度高、质量好、使用寿命长，因此一般把磨削作为螺旋锥齿轮加工的最后一道工序。

螺旋锥齿轮其齿型呈空间螺旋结构，国际上通用的齿制有3类：圆弧收缩齿、摆线等高齿、准渐开线齿，加工这3种齿制齿轮的机床分别为Gleason系列机床、Oerlikon系列机床和Klingelnberg系列机床。我国目前广泛应用的是Gleason齿制的螺旋锥齿轮，并自主研发了七轴五联动数控铣齿机与磨齿机用于加工该类齿轮。本文以Gleason齿制螺旋锥齿轮的磨削加工为研究对象。

磨削过程是一个复杂的塑性变形过程，用传统的方法很难精确描述[2]。运用单颗磨粒对齿轮材料进行磨削仿真对研究螺旋锥齿轮复杂的磨削过程具有重要意义。国内外一些学者把磨粒抽象为圆锥体、球体等简单的几何形状，选用金刚石、钛合金、立方氮化硼、氧化铝等硬质材料作为磨粒进行工件表面的磨削试验来研究成屑机理、磨削力、等效应力、残余应力及次表面损伤等[3-7]。就单颗磨粒磨削而言，主要是对单一性质的磨粒在不同磨削工艺参数下的磨削机理进行研究[8-11]。

为了探究螺……