锥齿轮材料－金锄头文库

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划锥齿轮材料齿轮材料选择及其热处理摘要：齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，是能互相啮合的有齿的机械零件，是机械传动中应用最广泛的零件之一。在齿轮的制造过程中,合理选择材料与热处理工艺,是提高承载能力和延长使用寿命的必要保证。常用齿轮材料锻钢、铸钢、铸铁、有色金属、非金属材料等的选择及热处理工艺进行了分析。关键词：齿轮材料热处理工艺一、齿轮结构：二、齿轮的分类：按其外形分为：圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆蜗轮按齿线形状分为：直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮按轮

2、齿所在的表面分为：外齿轮、内齿轮按制造方法可分为：铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮三、常用齿轮材料及热处理工艺的选择:1)高承载能力的重要齿轮，如汽车、拖拉机、矿山机械及航空发动机等齿轮汽车、拖拉机等齿轮主要分装在变速箱和差速器中，推动汽车、拖拉机运行,所以传递功率、冲击力及摩擦压力都很大,工作条件比较差。因此在耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面的要求均比较高，因此选用渗碳钢经渗碳、淬火及低温回火后使用最为合适。小模数齿轮一般采用20Cr和20CrMnTi,而较大模数齿轮采用30CrMnTi钢。工艺路线一般为:备料锻造正火机械粗加工、半精加工渗碳+淬火+低温回火喷丸校正精加工2)

3、中等承载能力的齿轮，主要用于切削机床齿轮机床齿轮大多用于齿轮箱,传递动力,改变运动速度和方向,工作条件相对较好,载荷不大,工作平稳无强烈冲击,转速也不高,属工作条件较好的齿轮。因此,要求综合力学性能好,一般选用调质钢制造,如40钢、45钢、40Cr、40SiMn等。工艺路线一般为:备料锻造正火机械粗加工调质机械半精加工高频感应淬火+低温回火磨削3)较低承载能力的齿轮较低承载能力的齿轮一般选用中碳钢(40、45)或低合金中碳钢(40Cr、40Mn、40MnB等)制造,进行调质处理,调质后硬度约为200300HB。相互配对使用的小齿轮硬度稍高(相差大约在70120HB),对齿轮的使用寿命有利。工艺

4、路线一般为:备料锻造正火机械粗加工调质机械精加工四、齿轮在热处理后应满足下列性能要求：1)高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度。2)齿面具有较高的硬度和耐磨性。3)齿轮心部具有足够的强度和韧性。五、几种常用的齿轮村料：1锻钢。钢材的韧性好，耐冲击，还可通过热处理或化学热处理改善其力学性能及提高齿面的硬度，故适于用来制造齿轮除尺寸过大或者是结构形状复杂的齿轮宜铸造外，一般都用锻钢制造齿轮，常用的是含碳量在%的碳钢或合金钢。齿轮根据齿面硬度分为两大类：HB350时，称为软齿面；HB350时，称为硬齿面。2铸钢。当齿轮直径d400mm，结构复杂，锻造有困难时，可采用铸钢。常用材料的型号为ZG45、ZG55

5、。铸钢的耐磨性及强度均较好，但应经退火及常化处理，必要时也可进行调质3铸铁。铸铁性质较脆，抗胶合及抗点蚀能力强，但抗冲击耐磨性差。这类齿轮常用于工作平稳，功率不大低速或尺寸较大形状复杂的场合，能在缺油条件下工作，适于开式传动。4非金属材料。对高速、轻载及精度不高的齿轮传动，为了降低噪声，常用非金属材料做小齿轮，大齿轮仍用钢或铸铁制造。小齿轮常用的材料：布质、木质、塑料、尼龙。特点：适于高速轻载。六、几种齿轮的新型材料1、无镍或低镍钢齿轮材料为满足煤矿严酷的工况条件，国外煤矿机械重载齿轮多采用含镍及钼的齿轮材料。近年来，我国多数国产煤矿机械的重载齿轮大都采用18Cr2Ni4WA钢。该钢种的采用基

6、本上消除了断齿等早期失效现象，但这种材料价格偏高，且热处理工艺复杂。料价格偏高，且热处理工艺复杂。中国矿业大学对无镍齿轮钢15CrMn2SiMo及低镍齿轮钢18CrMnNiMo进行了试验研究，结果表明，上述无镍和低镍齿轮钢的静强度及渗碳淬火后的静弯性能与18Cr2Ni4WA相接近；前者的冲击韧性值甚至优于18Cr2Ni4WA；无镍基低镍钢的疲劳性能也可与18Cr2Ni4WA相媲美。效果良好。煤炭科学研究总院太原分院在采掘机械重载齿轮材料的选择方面也就无镍齿轮钢15CrMn2SiMo及低镍齿轮钢18CrMnNiMo代替18Cr2Ni4WA问题进行了深入的研究,结果表明，18CrMnNiMo完全可

7、以代替18Cr2Ni4WA。2、低碳空冷贝氏体钢天津盛昌齿轮有限公司和天津热处理研究所联合对低碳贝氏体钢及其渗碳工艺在轿车齿轮上的应用进行了深入研究，结果表明，低碳空冷贝氏体钢经930渗碳2h，强渗与扩散时间比为1比1。工件表面含碳量为。对比试验表明，低碳贝氏体钢经过渗碳气淬后，工件变形量明显小于20CrMnTi钢。低碳贝氏体钢不但渗碳工艺性能良好，力学性能优良，而且可采用渗碳气冷淬火从而减少小轿车齿轮渗碳淬火变形量，并可较经济的提高其制造精度和性能，对轿车变速器齿轮、后桥齿轮等零件具有重要推广应用价值。3、准贝氏体渗碳钢西北工业大学研制成功的系列准贝氏体钢，具有高强高韧、工艺17CrNiMo

8、617CrNiMo6对应国内什么牌号:17CrNiMo6是德国DIN标准的钢号欧标为18CrNiMo7-6,对应GB的17Cr2Ni2Mo17Cr2Ni2Mo不是GB材料，而是JB材料。具体的标准号为：JBT6395-1992大型齿轮、齿圈锻件17CrNiMo6和20CrMnTi区别：17CrNiMo6的韧性好得多碳含量不同，合金元素不同，机械性能不同。热工艺性也不同。前面的性能要优越一些，后一种变速箱齿轮、差速器齿轮普遍使用。17CrNiMo6化学成分：碳(C),硅(Si),锰(Mn),硫(S)，也容易产生缓冷裂纹。20crmnti介绍20CrMnTi是渗碳钢,渗碳钢通常为含碳量为%-%的低

9、碳钢.汽车上多用其制造传动齿轮.是中淬透性渗碳钢中CrMnTi钢,其淬透性较高,在保证淬透情况下,具有较高的强度和韧性,特别是具有较高的低温冲击韧性.20CrMnTi表面渗碳硬化处理用钢.良好的加工性,加工变形微小,抗疲劳性能相当好.用途:用于齿轮,轴类,活塞类零配件等.用于汽车,飞机各种特殊零件部位.牌号：20CrMnTi标准：GB/T3077-1999特性及适用范围：是性能良好的渗碳钢，淬透性较高，经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，具有较高的低温冲击韧性，焊接性中等，正火后可切削性良好。用于制造截面30mm的承受高速、中等或重载荷、冲击及摩擦的重要零件，如齿轮、齿圈、齿轮轴十字头

10、等。是18CrMnTi的代用钢，广泛用作渗碳零件，在汽车.拖拉机工业用于截面在30mm以下，承受高速.中或重负荷以及受冲击.摩擦的重要渗碳零件，如齿轮.轴.齿圈.齿轮轴.滑动轴承的主轴.十字头.爪形离合器.蜗杆等。编辑本段化学成分化学成份碳C：硅Si：锰Mn：铬Cr：硫S：允许残余含量磷P：允许残余含量铬Cr：镍Ni：允许残余含量铜Cu：允许残余含量钛Ti：力学性能：抗拉强度b(MPa)：1080(110)屈服强度s(MPa)：835(85)伸长率5(%)：10断面收缩率(%)：45冲击功Akv(J)：55冲击韧性值kv(J/cm2)：69(7)硬度：217HB试样尺寸：试样毛坯尺寸为15mm

12、回火200,水冷、空冷；金相组织：回火马氏体。交货状态：以热处理或不热处理状态交货，交货状态应在合同中注明。20CrMnTi的密度及弹性模量：密度:103kg/m3弹性模量:207GPa泊松比:导热率:10-51/20CrMnTi正火20CrMnTi正火，20CrMnTi钢材在加热860保温速冷到680保温后空冷的等温正火工艺与加热960保温后雾冷的高温正火工艺，两种工艺相对比不同之处及作用.编辑本段20crmnti表示方法钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr、25Cr2MoVA合金管钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量%

13、时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字1，例如钢号12CrMoV和12Cr1MoV，前者铬含量为%，后者为%，其余成分全部相同。当合金元素平均含量%、%、%时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4等。例如18Cr2Ni4WA。钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中。钒为%，硼为%。高级优质钢应在钢号最后加A，以区别于一般优质钢。专门用途的合金结构钢，钢号冠以代表该钢种用途的符号。例如铆螺专用的30CrMnSi钢，钢号表示为ML30CrMnSi。

14、合金管与无缝管两者既有关系又有区别，不能混为一谈。合金管是钢管按照生产用料来定义的，顾名思义就是合金做的管子；而无缝管是钢管按照生产工艺来定义的，区别于无缝管的就是有缝管，包括直缝焊管和螺旋管。锥齿轮的设计计算一.选择齿轮的材料和精度等级1.材料选择查表选取大小齿轮材料均为45号钢调质。小齿轮齿面硬度为250HBS,大齿轮齿面硬度为220HBS。250HBS-220HBS=30HBS;符合要求；220250350;为软齿面。2.齿轮为8级精度。3.试选小齿轮齿数=20=二按齿面接触疲劳强度设计由齿面接触疲劳强度设计公式1.试选载荷系数。=70。2.计算小齿轮传递的转矩=3.由表选取齿宽系数4.确定弹性影响系数据表得5.确定区域载荷系数标准直齿圆锥齿轮传动6.根据循环次数公式计算应力循环次数=。7.查图得接触疲劳寿命系数8.查图得解除疲劳极限应力9.计算解除疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数=540MPaMPa10.由接触强度计算小齿轮的分度圆直径11.计算齿轮的圆周速度12.计算载荷系

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