牙盘表面工程设计..docx

1、零件:自行车牙盘图一零件实体图图二零件草图2、服役条件2.1服役环境：牙盘通常在较大载荷、较高磨损条件下工作，由于需要润滑，会在一定的油污条件下。2.2用途：自行车中，和曲柄相连的部分，运动员通过蹬踏带动曲柄，进而带动牙盘的转动，最终通过链条和飞轮，驱动后轮转动，提供动力，完成自行车的整个传动链。3、性能要求3.1耐腐蚀：在牙盘运作时，与链条间需要润滑，使用机械润滑油，使牙盘腐蚀加剧，要求牙盘耐油污腐蚀，且大气环境中不易生锈的特点。3.2耐磨性：在自行车整体传动过程中，由于牙盘与链条产生较为剧烈的摩擦，要求牙盘具有较高的耐磨性。3.3高强度硬度：在传动过程中存在与其他传动部分的机械传动，牙盘应具备一定的强度硬度而不至于变形。3.4轻质：如今自行车追求整车轻量化，而作为主要部件牙盘也应尽可能轻量化。3.5价格适中：牙盘属于自行车可更换零件，应控制价格，不宜过高，降低使用成本。4、材料选择就目前市场上来说，制造自行车牙盘通常采用以下两种材料：铝合金：追求轻量化的自行车普遍采用铝合金材料制成的牙盘，其材料是一般所谓超硬铝、航空铝，金属牌号为7075，是一种广泛应用在航空航天领域的铝合金材料。钢材：优质碳素结构钢是比较普通并广泛使用的一种材料，优质碳素结构钢是相对于普通碳素结构钢而言的，普通的轴，螺钉等零件一般都由其制成。自行车牙盘和飞轮一般就使用优质碳素结构钢或更好的合金钢。?一般来说，铝的密度大约是钢的三分之一，所以追求轻量的自行车都普遍采用铝合金材料代替较重的钢材。但铝合金的价格比钢材要高很多，且就材料硬度来看却远远不及钢材料，而硬度决定了材料的耐磨性，也就是抗磨损的性能，这也是直接影响到自行车寿命的重要性能。一般超硬铝（经热处理后）的硬度会达到布氏硬度（HBS）150以上，优质碳素结构钢经淬火后的硬度会达到洛氏硬度（HRC）50~60左右。两种硬度是通过不同方法测量得到的数值，一般较软的材料使用布氏硬度，较硬的材料使用洛氏硬度，二者之间相差大约10倍。两种材料经过硬度换算后布氏硬度150只在洛氏硬度20以下（布氏硬度228对应的布氏硬度为20.3），由于硬度太低，没有准确数值与洛氏硬度对应。从比较中就可发现作为铝合金材料中硬度最高的超硬铝其硬度远远低于优质碳素结构钢，而优质碳素结构钢只是一般的钢材料，合金钢所能达到的硬度还会更高。超硬铝所达到的硬度只是普通铸铁的水平。所以，价格昂贵的超硬铝就耐磨性来讲，远远不如钢材料。这就导致了，追求轻量化的自行车其铝合金牙盘会较容易磨损，并经常更换。为符合本设计性能要求，选择自行车制造中经常使用的铬钼钢。5、工艺选择目前表面处理的方法有许多，主要有化学镀、电镀、热喷涂等，分别具有以下特点：1、化学镀：表面硬度高，耐磨性能好：其表面硬度可在Hv0.1 =550-1100kg/mm2 （相当于HRC=55-72）的范围内任意控制选择。处理后的机械部件，耐磨性能好，使用寿命长，一般可提高3-4倍，有的可达8倍以上。硬化层的厚度极其均匀，处理部件不受形状限制，不变形。特别适用于形状复杂、深盲孔及精度要求高的细小及大型部件的表面强化处理。具有优良的抗腐蚀性能：它在许多酸、碱、盐、氨和海水中具有很好的耐蚀性，其耐蚀性比不锈钢要优越得多处理后的部件，表面光洁度高，表面光亮，不需重新机械加工和抛光，即可直接装机使用。镀层与基体的结合力高，不易剥落，其结合力比电镀硬铬和离子镀要高。可处理的基体材料广泛：可处理材料有各种模具合金钢、不锈钢、铜、铝、锌、钛、塑料、尼龙、玻璃、橡胶、粉末、木头等。2、电镀金属镀层结晶细致，化学纯度高（指单金属），结合力好。镀层美观，装饰性好。镀层对基体材料保护性能（耐蚀、耐磨）较好。适用于批量化生产。3、热喷涂设备轻便，可现场施工。工艺灵活、操作程序少。可快捷修复，减少加工时间。适应性强，一般不受工件尺寸大小及场地所限。涂层厚度可以控制。除喷焊外，对基材加热温度较低，工件变形小，金相组织及性能变化也较小。适用各种基体材料的零部件、几乎可在所有的固体材料表面上制备各种防护性涂层和功能性涂层。根据以上处理方式特点及牙盘的性能要求，我们选择电镀作为牙盘的表面处理方式。电镀层分为很多种，参考各镀层性能及牙盘的性能要求，选在电镀Ni-Cr层。Ni层：质地坚硬，增加强度。Cr层：硬度高，耐磨，耐腐蚀。6、技术要求镀镍层厚度：6μm镀铬层厚度：8μm7、工艺流程除油→热水洗→冷水洗→除锈（预浸、浸蚀）→水洗→活化→水洗→电镀镍→水洗→电镀铬→水洗→烘干→检测8、工艺分析8.1电镀原理电镀(Electroplating)就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美