航空直齿圆柱齿轮多自由度近净成形方法研究
孟洋
庄武豪
韩星会
武汉理工大学 高温轻合金及应用技术全国重点实验室,武汉 430070;现代汽车零部件技术湖北省重点实验室,武汉 430070
摘要：[目的]面向航空装备直齿圆柱齿轮优质、高效的制造需求,针对利用模锻、挤压等传统单自由度成形方法制造航空直齿圆柱齿轮时齿形填充困难且成形载荷过大等问题,创新性地提出航空直齿圆柱齿轮多自由度成形新思路,即通过辗压模连续局部多自由度加载提升金属流动能力,减小成形载荷,同时细化齿轮晶粒组织,形成沿齿形连续分布的金属流线,进而提升齿轮强度、延长疲劳寿命,为高强韧、长寿命航空直齿圆柱齿轮制造提供新技术路径.[方法]首先,采用有限元仿真技术探究坯料形状对齿形填充效果及成形载荷的影响规律,据此提出坯料优化设计方法;其次,揭示成形过程中齿形填充规律、等效应变分布与演变规律以及金属流线演变规律;最后,依据有限元仿真结果开展航空直齿圆柱齿轮多自由度近净成形工艺试验,并对试验样件进行晶粒尺寸和金属流线检测,验证上述有限元仿真模型和仿真结果的有效性.[结果]结果表明,采用圆台形坯料可有效提升齿形填充效果,并降低成形载荷,最终获得了齿形填充饱满的航空直齿圆柱齿轮样件;同时,多自由度成形方法能够向齿形区域引入剧烈塑性变形,不仅可有效细化齿轮晶粒,还能形成沿齿形连续分布的金属流线.因此,多自由度近净成形技术可以实现航空直齿圆柱齿轮的高性能制造.
关键词：航空直齿圆柱齿轮多自由度近净成形塑性成形规律高性能制造成形工艺设计
分类号：TG316(金属压力加工)
资助基金：两机重大专项(2019-VII-0017-0158)国家自然科学基金(U21A20131)国家自然科学基金(52005375)
论文发表日期：2026-08-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 71-79 )
英文信息