航空齿轮热处理课程设计.doc

PAGE \* MERGEFORMAT 53 PAGE \* MERGEFORMAT 53 第 PAGE 53 页 共 NUMPAGES 52 页 引言 零件设计是一个工程技术人员应该具备的最基本的专业技能。零件分析则是认识零件的过程，是确定零件表达方案的前提，一个好的处理方案离不开对零件透彻的、正确的分析与认知。因此，零件分析是绘制零件图的依据。零件的工艺结构分析则是要求设计者从零件的材料、铸造工艺、机械加工工艺乃至于装配工艺等各个方面对零件进行专业的透彻的分析，以便在零件的视图选择过程中，通过这些工艺结构的标准化等特殊要求和规定，使零件视图表达更趋完整、合理。 课程设计可以培养和检验学生综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题的能力，是锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的考察和表现。通过热处理生产工艺过程设计这一环节，可以使我们初步掌握典型零部件生产的工艺过程，掌握典型零件的选材、热处理原则和工艺制定原理以解决问题；理论联系实际，综合运用基础课及专业课程多方面的知识去认识和分析零部件热处理生产过程的实际问题，培养解决问题的能力。 任何一种热处理工艺都不是完美的，经热处理后的材料会有不同程度的缺陷，所以对零件的缺陷的分析也是零件设计过程中必不可少的步骤。合理选择检验设备以及正确的检验方法是做好检验的必要条件。 通过课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，我们才能从中获得真正的知识，有了真正的知识，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。 零件图分析 图 1 航空齿轮 热处理技术要求： 氮化处理 氮化层深度：0.5mm 2) 表面硬度：550-700HV 2.1服役条件： 航空齿轮使用来传递动力和改变运行速度的，因此在功率传递机构如减速器中，使用各种形式的齿轮，有较高的传动速度，受重载和冲击。齿轮工作时，一对啮合的齿轮面之间相互滑动，从而产生很大的摩擦力，而且轮齿根部还受到脉动和交变弯曲应力作用。 2.2失效形式： 由摩擦力造成的齿面磨损；齿轮间的接触，产生了接触应力，一旦超过材料疲劳极限，就会造成齿轮的接触疲劳破坏，如；表面麻点和疲劳剥落；齿轮根部还承受交变的弯曲应力，易造成弯曲疲劳破坏，如齿根折断。 2.3性能要求： 良好的力学性能：高的齿面塑变抗力；高接触疲劳强度；高弯曲疲劳强度；良好的抗冲击性能，即良好的心部韧性。良好的工艺性能：良好的淬透性；良好的切削加工性能。 材料选择 3.1初步选材 根据航空齿轮的性能和技术要求，选定的材料应该具有高强度、高韧性以及良好的淬透性。铸铁容易铸成复杂的形状，容易切削，成本低，但其抗弯强度、耐冲击和耐磨性能差，故常用于受力不大、无冲击、低速的齿轮；有色金属亦强度低、承受轻载，故均不宜制造航空齿轮。此外，中碳钢虽然调质处理后有较好的综合力学性能，但淬透性差，工艺性能差，切削加工性能较差，且淬火后变脆，变形也大，故不适宜制造精度要求高的航空齿轮。故初步确定符合要求的材料为含碳量范围w(C)为0.1%-0.2%的高淬透性钢，渗碳后进行淬火、低温回火使用。 3.2确定材料 铸铁容易铸成复杂的形状，容易切削，成本低，但其抗弯强度、耐冲击和耐磨性能差，故常用于受力不大、无冲击、低速的齿轮；有色金属亦强度低、承受轻载，故均不宜制造航空齿轮。此外，中碳钢虽然调质处理后有较好的综合力学性能，但淬透性差，工艺性能差，切削加工性能较差，且淬火后变脆，变形也大，故不适宜制造精度要求高的航空齿轮。高速重载的齿轮用钢，通用的有以下几种： 表1 常用齿轮用钢的化学成分 牌号 化学成分（%） C Si Mn Cr Ni Mo Al 12Cr2Ni4A 0.10～0.16 0.17～0.37 0.30～0.60 1.25～1.65 3.25～3.65 - - 18Cr2Ni4WA 0.13～0.19 0.17～0.37 0.30～0.60 1.35～1.65 4.00～4.50 - - 38CrMoAlA 0.35～0.42 0.20～0.45 0.30～0.60 1.35～1.65 - 0.15～0.25 3.25～3.65 表2 常见齿轮用钢性能对比 材料比较项 性能 价格 适用范围 力学性能 工艺性能 成分 工艺 机加工 热处理 12Cr2Ni4A 具有高的综合力学性能，冲击韧度高，但有回火脆性和形成白点倾向 含碳量低，切削加工性能较好 淬透性高，热处理工艺性好 合金化元素总量较低，成分价格低 渗碳处理，工艺消费较低 适用于制造截面较大、且承受重载荷的渗碳零件，如高负荷齿轮 18Cr2Ni4WA 有较好的强韧性配合，缺口敏感性小，渗碳后工件变形