轴类齿轮零件选材课件

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1、轴类零件选材（axle）轴的工作条件与性能要求⑴工作条件：扭矩、摩擦、过载和冲击等。•轴的功能：支承旋转零件、传递动力或运动。•负荷特点：转轴—弯曲与扭转的复合作用，如减速器的轴、机床主轴。心轴—只承受弯矩，如铁路车辆的轮轴。传动轴—扭转应力作用，如汽车的驱动轴。轴颈—较大摩擦；此外，轴大部受交变应力及一定的过载或冲击作用。•主要失效形式：疲劳断裂；轴颈或花键处过度磨损；过量变形等。⑵性能要求:①良好的综合力学性能（强度和塑性、韧性良好配合），以防止断裂;②高的疲劳强度;③轴颈、花键等处较高硬度与耐磨性。轴类零件选材（进行强度、刚度计算与结构设计后，提出要求）•轻载、低速的

2、一般轴（心轴、拉杆、螺栓等）：Q235～Q275，不热处理。•中等载荷，一般精度轴（曲轴、机床主轴等）：35～50钢，热处理。•重载、高精度或恶劣条件轴（汽车、拖拉机轴，压力机曲线等），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。轴类零件加工工艺路线⑴机床主轴•材料：45钢。•热处理技术条件：整体调质220～250HBS；轴颈、锥孔表面淬火52～58HRC。•工艺路线：锻造→正火→粗加工→调质→半精加工→表面淬火及低温回火→磨削。•常

3、见机床主轴的工作条件、用材及热处理情况（下表）。图6-4表6-2CM6140车床主轴机床主轴工作条件、用材及热处理汽车半轴⑵汽车半轴•材料：40Cr(中型载重汽车；若重型则选40CrMnMo)。•热处理技术条件:正火，187～241HBS；调质，杆部37～42HRC，盘部外圆24～34HRC。•工艺路线：锻造→正火→机加工→调质→盘部钻孔→精加工。图6-6⑶内燃机曲轴•选材：轻、中载荷及低、中速内燃机用球铁；重载及中、高速时用锻钢。①110型柴油机球墨铸铁曲轴。•材料：QT600-3球铁。•热处理技术条件：整体正火，σb≥650MPa，ak≥15J/cm2，240～300H

4、BS；轴颈表面淬火、低温回火(≥55HRC，珠光体数量≥70%)。•工艺路线：铸造成形→正火+高温回火→切削加工→轴颈表面淬火、回火→磨削。②锻造合金曲轴•材料：50CrMoA（机车内燃机曲轴）。•热处理技术条件：整体调质，σb≥950MPa、σs≥750MPa、δ≥12%、ψ≥45%、ak≥56J/cm2及30～35HRC；轴颈表面淬火回火，60～65HRC、硬化层深3～8mm。•工艺路线:锻造→退火→粗加工→调质→半精加工→表面淬火、回火→磨削。齿轮类零件材料选择(gear)齿轮的工作条件与性能要求⑴工作条件:滚动滑动摩擦和接触疲劳压应力•齿轮功能：传递动力、改变运动速

5、度和运动方向。•负荷特点：齿轮交变弯曲应力，一定冲击载荷，齿面很大接触应力及强烈摩擦。•失效形式：断齿、齿面剥落及过度磨损。⑵性能要求:①高接触疲劳强度、高表面硬度和耐磨性。②高抗弯强度、适当心部强度和韧性。③良好切削加工性和热处理工艺性。齿轮选材•选材原则：传动方式（开式或闭式）、载荷性质和大小（齿面接触应力和冲击负荷等），传动速度、精度及齿面硬化要求及齿轮副材料和硬度匹配等。⑴钢制齿轮:•轻载、低中速，冲击力小，精度低齿轮：碳钢（Q255、Q275、45、50Mn等），正火或调质成软面齿轮。如减速箱齿轮等。•中载、中速、中等冲击、运动平稳齿轮：中碳（合金）钢（45、40

6、Cr、42SiMn、55Tid等）。感应淬火回火硬齿面（50～55HRC）。如机床齿轮。•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58～63HRC。如汽车、拖拉机变速齿轮和后桥齿轮。•精密传动齿轮或硬面内齿轮，要求热处理变形小：38CrMoAl、35CrMo等。调质及气体氮化。如非重载、工作平稳的精密齿轮。⑵铸钢齿轮：大尺寸(≥400mm)、形状复杂、受冲击的齿轮，退火或正火状态使用(耐磨性要求高者采用表面淬火)。⑶铸铁齿轮：灰铸铁，用于轻载、低速、不受冲击的齿轮。⑷有色金属齿轮：铜合金、铝合

7、金，用于有腐蚀介质的轻载齿轮，如仪表齿轮等，另特殊用途，如为减摩，用锡青铜作蜗轮。⑸工程塑料齿轮：尼龙等。轻、摩擦系数小、减振减噪。用于轻载、无润滑的小型齿轮（仪表、小型机械）。齿轮加工工艺路线及选材实例⑴机床齿轮•负荷特点：运转平稳、负荷不大，条件较好。•材料：45钢。•热处理技术条件：正火(160～217HBS)；表面高频淬火、回火(50～55HRC)。•工艺路线：锻造→正火→粗加工→调质→半精加工→高频淬火、回火→精磨。⑵汽车、拖拉机齿轮•负荷特点：承载、磨损及冲击负荷较大，工作条件比较繁重。•材料：20Cr