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第八章典型零件的选材与工艺路线分析8.1齿轮选材单元34-1第八章典型零件的选材与工艺路线分析8.1齿轮选材齿轮主要用于传递扭矩和调节速度,一.齿轮的工作条件1.由于传递扭矩,齿根承受很大的变弯曲应力;2.换挡、启动或啮合不均时,齿部承受一定冲击载荷;3.齿面相互滚动或滑动接触,承受很大的接触压应力及摩擦力的作用。二、齿轮的失效形式1.疲劳断裂常常一齿断裂引起数齿甚至所有齿的断裂。2.齿面磨损由于齿面接触区摩擦,使齿厚变小,3.齿面接触疲劳破坏在交变接触应力作用下,齿面产生微裂纹,微裂纹的发展,引起点状剥落4.过载断裂是冲击载荷过大造成的断齿
第八章典型零件的选材与工艺路线分析8.1齿轮选材单元34-2三、齿轮材料的性能要求1.高的弯曲疲劳强度;2.高的接触疲劳强度和耐磨性;3.较高强度和冲击韧性。还要求有较好的热处理工艺性能,例如热处理变形小,或变形有一定规律等。四、典型齿轮选材举例1.机床齿轮机床变速箱齿轮担负传递动力,改变运动速度和方向的任务。工作条件较好,转速中等,载荷不大,工作平稳无强烈冲击。一般可选中碳钢制造,为了提高淬透性,也可选用中碳合金钢。工艺路线为:下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轮齿高频淬火及回火→精磨
第八章典型零件的选材与工艺路线分析8.1齿轮选材单元34-3冲击载荷小的低速齿轮也可采用HT250、HT350、QT600-2等铸铁制造。机床齿轮除选用金属齿轮外,有的还可改用塑料齿轮。聚甲醛(或单体浇铸尼龙),工作时传动平稳,噪声减少,长期使用无损坏,且磨损很小2.汽车齿轮汽车齿轮功能—在变速箱中,通过它改变发动机、曲轴和主轴齿轮的速比;在差速器中,齿轮增加扭矩,并调节左右轮的转速。全部发动机动力均通过齿轮传给车轴,推动汽车运行。工作条件—汽车齿轮受力较大,受冲击频繁,其耐磨性、疲劳强度、心部强度以及冲击韧性等,均要求比机床齿轮高。选材—用低碳钢进行渗碳处理来作重要齿轮。我国应用最多的是合金渗碳钢20CrMnTi,
第八章典型零件的选材与工艺路线分析8.1齿轮选材单元34-4工艺路线:下料→锻造→正火→切削加工→渗碳→、淬火及低温回火→喷丸→磨削加工正火—可消除锻造应力,均匀组织,改善切削加工性,改善齿轮表面加工质量。渗碳、淬火及低温回火—得到表面高硬度、高耐磨性和接触疲劳抗力。由于合金元素提高淬透性,淬火、回火后可使心部获得较高的强度和足够的冲击韧性。喷丸—增大表层压应力,提高疲劳强度,并清除氧化皮。
第八章典型零件的选材与工艺路线分析8.2轴类件选材单元35-18.2轴类件选材轴是机器上的最重要零件之一,一切回转运动的零件,如齿轮、凸轮等都装在轴上。所以,轴主要起传递运动和转矩的作用。一、轴类件的工作条件(1)轴类零件工作时主要受交变弯曲和扭转应力的复合作用;(2)轴与轴上零件有相对运动,相互间存在摩擦和磨损;(3)轴在高速运转过程中会产生振动,使轴承受冲击载荷;(4)多数轴会承受一定的过载载荷。二、轴类零件的失效方式(1)长期交变载荷下的疲劳断裂(包括扭转疲劳和弯曲疲劳断裂)。(2)大载荷或冲击载荷作用引起的过量变形甚至断裂。(3)与其他零件相对运动时产生的表面过度磨损等。
第八章典型零件的选材与工艺路线分析8.1轴类件选材单元35-2三、轴类零件的性能要求(1)良好的综合机械性能:足够的强度,塑性和一定的韧性。(2)高的疲劳强度,对应集中敏感性低,以防疲劳断裂;(3)足够的淬透性,热处理后表面要有高硬度、高耐磨性,以防磨损失效;(4)良好的切削加工性能,价格便宜。四、轴类件的选材一般用经锻造或轧制的低、中碳钢或合金钢制造。一般轴类零件,可选优质碳结构钢:35、40、45、50钢等,其中45钢最常用。当载荷较大并要求限制轴的外形、尺寸和重量,或轴颈的耐磨性等要求高时采用合金钢:20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、40MnB等。还可以采用球墨铸铁和高强度灰铸铁作为轴的材料,特别是曲轴的材料
第八章典型零件的选材与工艺路线分析8.1轴类件选材单元35-3五、典型轴的选材1.机床主轴选材工作条件:主轴受交变弯曲和扭转复合应力作用,但载荷和转速不高,冲击载荷也不大性能要求:具有一般综合机械性能即可满足要求。但大端的轴颈、锥孔与卡盘、顶尖之间有摩擦,这些部位要求有较高的硬度和耐磨性。选材:可选用45钢,热处理工艺为调质处理,硬度要求为220HB-250HB;轴颈和锥孔进行表面淬火,硬度要求为52HRC。
第八章典型零件的选材与工艺路线分析8.1轴类件选材单元35-4工艺路线:锻造→正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火及低温回火→磨削加工。如果这类机床主轴的载荷较大,可用40Cr钢制造。当承受较大的冲击载荷和
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