平键连接轴与齿轮.ppt

过程装备基础 郑凯悦 201021010133 郭鹏伟 201021010115 陈绪高 201021010120   现有一平键连接的齿轮和轴 问题: 1. 试为齿轮与轴选择合适的材料和热处理方法 2. 分析平键的受力，如何校核键的强度 一. 齿轮 1. 定义 ： 轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件。 2. 失效形式 ： 齿轮折断 、齿面磨损 、齿面点蚀 、齿面胶合。 3. 齿轮的材料： a.调质 调质一般用于中碳钢和中碳合金钢。例如45、40Cr、35SiMn等。调质处理后齿面硬度一般为220～260HBS。因硬度不高，故可在热处理以后精切齿形，且在使用中易于跑合。 b.正火　正火能消除内应力、细化晶粒、改善力学性能和切 削性能。机械强度要求不高的齿轮可用中碳钢正火处理。大直 径的齿轮可用铸钢正火处理。 c.表面淬火 一般用于中碳钢和中碳合金钢，例如45钢、40Cr 等。表面淬火后轮齿变形不大，可在不磨齿的情况下达到 7级精度，齿面硬度可达52～56HRC。由于齿面接触强度 高，耐磨性好，而齿芯部未淬硬仍有较高的韧性，故能承 受一定的冲击载荷。表面淬火的方法有高频淬火和火焰淬 火等。 d.渗碳淬火　   渗碳钢为含碳量0.15%～0.25%的低碳钢和低碳合金钢，例如20、20Cr等。渗碳淬火后齿面硬度可达56～62HRC，齿面接触强度高、耐磨性好，而齿芯部仍保持有较高的韧性，常用于受冲击载荷的重要齿轮传动。通常渗碳淬火后变形较大，需要磨齿 e.表面氮化 　 渗氮是一种化学热处理。渗氮后不再进行其他热处理， 齿面硬度可达60～62HRC。因氮化处理温度低，齿的变形 小，因此适用于难以磨齿的场合(例如内齿轮)。氮化层一般 不厚且较脆，故不宜用于有冲击的场合。常用的渗氮钢为 38CrMoAlA。 二. 轴 1.定义 : 轴(shaft)是穿在轴承中间或车轮中间或 齿轮中间的圆柱形物件，但也有少部分是方型的。 承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机 械零件。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。机 器中作回转运动的零件就装在轴上。 2.轴的分类 ： a .受载情况：心轴、传动轴、转轴  b.结构形状不同：直轴（光轴，阶梯轴）、曲轴。 3.轴的材料 ： a.碳素钢 常用材料：35、45、50 最常用材料：45 常用热处理：正火或调质处理 4.轴材料的选择 考虑因素： 　　 1.轴的强度、刚度及耐磨性要求； 　　 2.轴的热处理方法及机加工工艺性的要求； 　　 3.轴的材料来源和经济性等。　　 5.轴的热处理 轴的常用材料是碳钢和合金钢。 　　碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可 通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的 轴，多用含碳量为0.25～0.5%的中碳钢。尤其是45号钢，对于不重要或 受力较小的轴也可用Q235A等普通碳素钢。 　　合金钢具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比较 敏感，且价格较贵，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。如20Cr、 20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳处理后可提高耐磨性；20CrMoV、 38CrMoAl等合金钢，有良好的高温机械性能，常用于在高温、高速和重 载条件下工作的轴。 注意： 由于常温下合金钢与碳素钢的弹性模量相差不多，因此当其他条件相同时，如想通过选用合金钢来提高轴的刚度是难以实现的。 　 　低碳钢和低碳合金钢经渗碳淬火，可提高其耐磨性，常用于韧性要求较高或转速较高的轴。 　　球墨铸铁和高强度铸铁因其具有良好的工艺性，不需要锻压设备，吸振性好，对应力集中的敏感性低，近年来被广泛应用于制造结构形状复杂的曲轴等。只是铸件质量难于控制。 　　轴的毛坯多用轧制的圆钢或锻钢。锻钢内部组织均匀，强度较好，因此，重要的大尺寸的轴，常用锻造毛坯。 三. 连接时选材及热处理