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8.1轴类零件选择(axle )、8.2齿轮类零件选择(gear )、8.3弹簧类零件选择(spring )、8.4壳体支撑类零件选择、第8章常用机械零件选择材料materaliselectonfommonmachinieparts、8.1轴类零件选择(axle)8.1.1轴的动作条件负荷特征:旋转轴-弯曲与扭转的复合作用,如减速机轴、机床主轴。 主轴-只受到铁路车辆车轴等弯矩。 传动轴-汽车驱动轴等扭转应力的作用。 轴颈-大摩擦,轴的大部分受到交变应力和一定的过载或冲击作用。 主要故障形式:疲劳破坏轴颈或花键部过度磨损的过度变形等。 性能要求:良好的综合力学性能(强度和塑性、韧性良好地配合在一起),防止破坏高疲劳强度轴颈、花键等具有高硬度和耐磨损性。 8.1.2轴类零件选择项(强度、刚性计算和结构设计后要求)轻负荷、低速普通轴(主轴、拉杆、螺栓等):Q235Q275,不进行热处理。 中荷重,一般精度轴(曲轴、机床主轴等):3550钢,热处理。 重载、高精度或苛刻条件轴(汽车、拖拉机轴、冲压曲线等)、合金钢: 40Cr、40MnB、30CrMnSi、35CrMo、40CrNiMo; 20Cr、20CrMnTi (渗碳) 38CrMoAl (氮化) 9Mn2V、GCr15等采用相应的热处理。 8.1.3轴类零件加工工序机床主轴材料: 45钢。 热处理技术条件:整体调质220250HBS; 轴颈,锥孔表面淬火5258HRC。 工序:锻造正火粗加工调质半精加工表面淬火和低温回火磨削。 常见机床主轴的工作条件、用材及热处理情况(下表)。 图8-1、表8-1、汽车半轴材料: 40Cr (中型装载车; 重则为40CrMnMo )。 热处理技术条件:正火,187241HBS; 调质,杆部3742HRC,盘部外周2434HRC。 工序:锻造正火机械调质盘部钻头精加工。 图8-2、(1)内燃机曲轴选型材料:轻、中负荷及低、中速内燃机用球铁; 在重负荷及中高速时使用锻钢。 110型柴油机的球墨铸铁曲轴。 材料: QT600-3球铁。 热处理技术条件:全体正火、b650MPa、ak15j/cm2、240300hbs; 轴颈表面淬火、低温回火(55HRC、珠光体数70% )。 工序:铸造成形正火高温回火切削加工轴颈表面淬火、回火磨削。 锻造合金曲轴材料: 50CrMoA (内燃机曲轴)。 热处理技术条件:整体调质、b950MPa、s750MPa、12%、45%、ak56J/cm2及3035HRC; 轴颈表面淬火回火,6065HRC,硬化层深度38mm。 工序:锻造退火粗加工调质半精加工表面淬火、回火磨削。 8.2齿轮类零件材料选择(gear)8.2.1齿轮的工作条件和性能要求;(1)工作条件:齿轮功能:传动力,改变运动速度和运动方向。 荷载特征:齿轮交变弯曲应力,恒定冲击荷载,齿面接触应力和强摩擦。 故障型号:断齿、齿面剥落、过度磨损。 性能要求:高接触疲劳强度、高表面硬度和耐磨性。 高弯曲强度,适度的心部强度和韧性。 良好的切削加工性和热处理工艺性。 8.2.2齿轮选材原则:传动方式(开或关)、载荷性质和大小(齿面接触应力和冲击载荷等)、传动速度、精度和齿面硬化要求、齿轮副材料与硬度匹配等。 钢制齿轮:为轻负载、低中速、冲击力小、精度低的齿轮:碳素钢(Q255、Q275、45、50Mn等)、正火或调质为软面齿轮。 例如减速箱齿轮等。 中负荷、中速、中冲击、运动稳定齿轮:中碳(合金)钢(45、40Cr、42SiMn、55Tid等)。 感应淬火回火硬齿面(5055HRC )。就像机床的齿轮。 重载、中高速、大冲击载荷齿轮:低碳(合金)钢(20Cr、20MnB、20CrMnTi )渗碳(碳氮共渗)及淬火低温回火,齿面5863HRC。 汽车、拖拉机变速齿轮、后桥齿轮等。 精密传动齿轮和硬面内齿轮要求热处理变形小: 38CrMoAl、35CrMo等。 调质和气体氮化。 不是重负荷,工作顺畅的精密齿轮。 铸钢齿轮:大尺寸(400mm ),形状复杂,在受到冲击的齿轮、退火和退火状态下使用(耐磨性高者需要表面淬火)。 铸铁齿轮:灰铸铁用于轻负荷、低速、不受冲击的齿轮。 有色金属齿轮:铜合金、铝合金、有腐蚀介质的轻负荷齿轮,例如仪表齿轮等,为了特殊用途、减摩,以锡青铜为蜗轮。 工程塑料齿轮:尼龙等。 轻,摩擦系数小,减振噪声降低。 用于轻负荷无润滑的小型齿轮(仪表小型机械)。 8.2.3齿轮加工工艺和材料选型示例机床齿轮负荷特点:运行平稳,负荷不大,条件好。 材料: 45钢。 热处理技术条件:正火(160217HBS )表面高频淬火回火(5055HRC ) . 工序:锻造正火粗加工调质半精加工高频淬火、回火精研。 汽车、拖拉机齿轮负荷特点:负荷、磨损、冲击负荷大,工作条件重。 资料来源: 20厘米nti。 热处理技术条件:渗碳层深度0.81.3mm,表层Wc为0.8%1.05%,齿面5862HRC . 心部3345HRC。 工序:锻造正火粗加工、半精加工渗碳淬火、低温回火。图8-3、8.3弹簧类零件材料选择(spring)8.3.1不同类型弹簧的动作条件和性能要求;功能和动作条件;功能:减振(汽车板簧)、机械能积蓄(仪表发条)、运动控制(阀、离合器等)。 负荷特征:交变应力。 主要故障形式:疲劳破坏,永久变形。 性能要求(同弹簧钢)高s、高e、高s/b; 高疲劳强度一定的塑性、韧性。 8.3.2弹簧材料选择工艺中弹簧的制造材料主要为碳钢和合金钢、有色金属。 铍青铜(仪表等时)。 碳素弹簧钢: 65、67、75、85。 用于小截面(12mm )、不太重要的小型弹簧。 锰弹簧钢: 65Mn,截面尺寸15mm的小型弹簧。 硅锰弹簧钢: 60Si2Mn等,淬火2530mm,板簧、螺旋弹簧及250以下的耐热弹簧。 铬矾土弹簧钢: 50CrVA等,淬火50mm,应力大的弹簧(工作温度300)。 硅铬弹簧钢: 60Si2CrA、60Si2CrVA、受到高应力、冲击的弹簧(300350)。 钨铬钒弹簧钢: 30W4Cr2VA、高强度耐热弹簧(500)。 8.3.3弹簧加工过程冷却螺旋弹簧的加工过程原材料(金属丝、胶带等,0.112mm)螺旋弹簧热处理端面加工。 原料状态和热处理硬化状态弹簧:仅脱应力回火(碳钢250、合金钢350450)。 退火状态的弹簧:淬火、回火、4147HRC。 回火屈原体。 在热成形弹簧的加工工序中材料加热成形热处理(淬火、回火)喷丸硬化端面加工。 8.4箱体支撑系统部件材料选择8.4.1箱体支撑系统部件的功能和性能要求功能:支撑设备重量、安装固定部件、压缩应力和弯曲应力、一定动载荷和紧固力。 性能要求:足够的强度、刚性、良好的减振性和尺寸稳定性、良好的加工性和铸造技术性。 8.4.2箱体支撑类零件用材料和加工工艺选材铸铁:最常用的灰口铸铁或球墨铸铁、各种机床箱体、支架。 铸钢: ZG35Mn、ZG40Mn,负荷大,受到冲击的情况。 就像工程机械一样。 有色金属铸造:轻量散热良好的外壳,喷油泵外壳,飞机发动机外壳。 型材焊接: Q235、10、16Mn,大体积,简单形状,小批量箱。加工工序铸造(或焊接)成形人工时效(或脱应力退火)切削加工。 工作: 1,2,3,4,6。表8-2、本章结束时,图8-1CM6140车床主轴、表8-1机床主轴的动作条件、使用材料和热处理、图8-2汽车半轴、图8-3释放品牌汽车变速齿轮图、表8-2部分箱体支承系统部件用材料状况
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