電化學齒輪修形加工中電場數值模擬分析

添加人：admin 發布時間：2017/11/16 13:46:39 來源：本網

　　應用技術研究電化學齒輪修形加工中電場數值模擬分析劉良科（株洲職業技術學院株洲電場數值模擬法對電化學齒輪修形時輪齒面上的電流密度和電勢分布進行了分析，為掌握電化學齒輪修形規律和陰極形狀、結構及尺寸設計提供了有益的思想方'法1引目對齒輪進行電化學修形的關鍵是合理地設計陰極，只有設計加工出合適的陰極，才能保證最優的修形區域和修形量。我們知道，電極的形狀、尺寸和位置直接決定電場線的分布趨勢，因此有必要研宄電極間的電場分布規律，以便求得合適的齒輪修形的電化學加工參數2加工時齒輪表面的電勢分布規律電化學加工時，一般采用的加工電流較大，且加工工件浸入電解液中，可忽略各種過電勢，并認為電導率均勻，因此，可認為電流密度分布為一次電流分布。電極表面的電流密度分布是由溶液中的電場分布決定的，因為任一點的電流密度正比于該點的電勢梯度59和介質的電導率夂即及生成質點B的均相化學反應速度決定的。在不考慮極化的情況下，質量和電量傳遞的基本方程為：企業技術開發為陽極金屬體積電化學當量（mm3/A.h），i為電流密度（A/mm2）在恒電流電化學修形中，齒面各點去除厚度為的最小值17時，a=1517=0.012rad，因此只要幅角增量取得足夠小，計算精度能滿足要求由此可知，齒間場域可簡化為如所示的扇形圓環場域，U為陽極與陰極間的電勢差，計算場域的邊界為ABCDEFGH，其中AB為陰極表面，CD為齒頂圓，GH為齒根圓，DEFG為齒面，E為修形起始點，F為基圓與齒廓的交點（基點），AH為齒間對稱線，BC為輪齒對稱線。計算場域的邊界條件可表示為3.3齒面電流密度的計算與分析由齒面電流密度的基本公式i=根據差分運算求得齒間區域電勢分布，可分別求出齒面上某點沿徑向和圓弧網格切線方向的電流密度分量，然后進行矢量求和運算，計算出該點的電流密度值。
　　徑向電流密度2」=入9，。丨-9.丨-丨基于以上的分析和建模，要對電化學修形過程中的電化學反應區域內的電勢分布和齒面電流密度分布進行計算，可用Fortran語言編制電化學齒輪修形電場數值計算程序。
　　在不同的齒輪參數（模數、齒數等）和加工參數（極間距離、加工電壓等）的條件下，計算出輪齒加工區域各點的電勢分布及電流密度分布，計算結果表明：采用圓環陰極和平板電極對齒輪修形時，輪齒齒頂處電勢梯度最大，電流密度也最大；齒面自齒頂到齒根電勢梯度逐漸減小，在齒根處電流密度幾乎為零；在陰極上電流密度基本上為均勻分布。
　　通過計算，各種因素對電流分布的影響如下：（1）其它參數不變時，齒輪模數小，則齒面上電流密度值整體較高；齒輪模數大，電流密度普遍較低；但當模數增大到一定的值后，電流密度降低的幅度越來越小，如所示。（2）齒數變化對電流密度分布的影響相對較小。（3）極間距離越小，電流密度越大，齒頂與齒根的電流密度差值越大。（4）其它參數不變時，齒面各處的電流密度隨電勢差的增大而成比例增大，如所示（5）其它條件不變時，溶液電導率增大，齒面電流密度成比例增大各種因素對電流分企業技術開發布的影響均可用圖示，但限于篇幅僅給出兩個圖。
　　對齒向的齒面分析發現，邊界處電流密度比其它部位大得多。因此，可證明圓環陰極和平板電極的設計方案是合理的。修形過程中，若實際齒輪參數發生變化或者修形量與修形區域偏離要求時，可按有關規律對加工參數予以適當的調整，對陰極結構、尺寸進行修正和優選，以滿足實際加工的需要。KmA/mm）4結論電化學加工是一種極有價值的特種工藝，對解決硬脆材料加工的難題具有獨到的優勢，具有實用、高效、經濟等特點，在實際應用中值得很好地推廣；建立了齒輪電化學修形中加工電場的laplace方程，根據實際加工方法確定了邊界條件，并對電化學修形齒面電場分布進行了數值模擬計算，論證了陰極設計的合理性；分析影響齒輪輪齒表面的電流密度分布因素，為工藝的實現與參數的調控提供指導性的依據�！�