常用材料零件--齿轮零件.doc

齿轮传动是机械传动中最主要的一种传动型式，历史悠久，应用非常广泛。齿轮传动的优点主要是：1.传动的适用功率和传动速度范围广，从极小到10万kW，从极低到40m/s以上。2.传动平稳，传动比恒定。3.传动效率高，可达99%。4.结构紧凑，传动方式多样。就齿轮传动装置的密封形式来说，分为开式、半开式及闭式三种；就使用情况来说，有低速、高速及轻载、中载、重载之别；就齿轮热处理的不同，齿轮又分为硬齿面齿轮（如经整体或渗碳淬火、表面淬火或氮化处理，齿面硬度HRC55）、中硬齿面（齿轮经过整体淬火或表面淬火，齿面硬度大约载55HRC38，HB350）和软齿面齿轮（如经调质、常化的齿轮，齿面硬度HB400mm)多采用铸钢材料，可以减小毛坯生产难度和成本；重要的大型齿轮采用优质合金钢的轮圈的组装式结构。齿轮材料的选择原则齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考：1.齿轮材料必须满足工作条件的要求。例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，因此必须选择机械性能高的合金钢；矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平衡、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。2.应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用铸造毛坯，可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。齿轮的表面硬化的方法有：渗碳、氮化和表面淬火。采用渗碳工艺时，应选用低碳钢或低碳合金钢作为齿轮材料；只有氮化钢才能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。3.正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。4.合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。5.飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。6.金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为3050HBS或更多。当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮齿面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质），且速度又较高时，在运转过程中较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面，会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约20%，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。机床齿轮常用钢及热处理工艺齿轮工作条件钢 号热处理工艺硬度要求在低载荷下工作,要求耐磨性高的齿轮15（20）900950渗碳，直接淬冷或780800水淬，180200回火。5863HRC低速(0.1m/s),低载荷下工作的不重要变速箱齿轮和挂轮架齿轮45840860正火156217HRC低速(0.1m/s),低载荷下工作的齿轮(如车床溜板上的齿轮)45820840水淬500550回火200250HRC中速、中载荷或大载荷下工作（车床变速箱中的次要齿轮）45860900高频感应加热，水淬，350370回火4045HRC速度较大或中等载荷下工作的齿轮，齿部要求较高（钻床变速箱中的次要齿轮）45860900高频感应加热，水淬，380320回火4550HRC高速、中等载荷，要求齿面硬度高（磨床砂轮箱齿轮）45860900高频感应加热，水淬，180200回火5258HRC速度不大、中等载荷，断面较大（铣床工作台变速箱齿轮、立车齿轮）40Cr、 42SiMn840860油淬，600650回火200230HRC中等速度、中等载荷，不大的冲击下工作的高速机床走刀箱、变速箱齿轮40Cr 、42SiMn调质后860880高频感应加热，乳化液冷却，280320回火4550HRC高速、高载荷、齿部要求高硬度的齿轮40Cr 、 42SiMn调质后860880高频感应加热，乳化液冷却，180200回火5055HRC高速、中载荷、受冲击、模数6的齿轮（如立车上重要的螺旋伞齿轮）20CrMnTi 、20SiMnVB、 12CrNi3900950渗碳，降温至820850淬火，180200回火。5863HRC在不高载荷下工作的大型齿轮50Mn2 、 65Mn820840空冷241HB传动精度高，要求具有一定耐磨性的大齿轮35CrMo850870空冷，600650回火(热处理后精切齿形)255302HB蜗杆蜗轮副材料的选用表1蜗杆常用材料材 料 牌 号热处理硬度齿面粗糙度45、35SiMn、42SiMn、37SiMn2MoV、40Cr、38SiMnMo表面淬火HRC4555Rz为3.26.3m20MnVB、20SiMnVB、20Cr、20CrMnTi渗碳淬火HRC5863Rz为3.26.3m45(用于不重要的传动)调 质HB270Rz为25m表2蜗轮常用材料蜗轮材料铸造方法适用的滑动速度(m/s)机 械 性 能s(N/mm2)b(N/mm2)ZQSn10-1砂型12137216金属型 25196245ZQSn6-6-3砂型1078176金属型 1278196表3几种蜗轮蜗杆副材料选配及许用接触应力HP(N/mm2) 蜗轮材料蜗杆材料滑动速度(m/s)0.250.51234568ZQAl9-4ZQAl10-3-1.5钢(淬火)*-24522620617715711888.3ZHMn58-2-2钢(淬火)*-21119617714713293.273.6HT200、HT150(HB120450)渗碳3-HT150(HB120450)钢(调质或正火)13710888.368.7- *蜗杆未经淬火时，需将表中HP值降低