齒輪材料-所需材料-選擇原則

作者:翔宇粉末冶金制品
發(fā)布時(shí)間:2022-09-17 10:18:14
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齒輪是動(dòng)力傳輸元件,。齒輪決定了所有被驅(qū)動(dòng)機(jī)器元件的扭矩、速度和旋轉(zhuǎn)方向,。不同類(lèi)型的齒輪有很多錯(cuò)綜復(fù)雜的地方,。其實(shí)齒輪類(lèi)型的選擇并不是一個(gè)很容易的過(guò)程。它取決于許多考慮因素,。影響因素包括物理空間和軸布置,、齒輪比、負(fù)載,、精度和質(zhì)量水平,。于是整理了關(guān)于齒輪材料相關(guān)知識(shí),供大家參考,。
齒輪材料有哪些
齒輪可以由各種材料制成,,包括多種類(lèi)型的鋼、青銅,、鑄鐵,、黃銅、球墨鑄鐵,、鋁,、粉末金屬和塑料等。其中鋼是常見(jiàn)的材質(zhì),,也是較理想的,,其提供了高強(qiáng)度重量比、高耐磨性,、通過(guò)熱處理增強(qiáng)物理性能的能力以及具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格的成功組合,。
根據(jù)齒面硬度分為兩大類(lèi):軟齒面和硬齒面
齒面硬度 HB<350的軟齒面
常用材料,;45#,、35SiMn,、40Cr、40CrNi,、40MnB
特點(diǎn):具有較好的綜合性能,,齒面具有較高強(qiáng)度和硬度,齒芯具有較好韌性,。
熱處理后切齒精度可達(dá)8級(jí),。
制造簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì),、生產(chǎn)率高,,對(duì)精度要求不高。
齒面硬度 HB>350的硬齒面
采用中碳鋼時(shí):
常用材料:45,、40Cr,、40CrNi 。
特點(diǎn):
齒面硬度高 HRC=48-55,,接觸強(qiáng)度高,,耐磨性好。
高成本的材質(zhì)并不能確保好的齒輪,。某些應(yīng)用可能需要使用鋁,、黃銅、青銅,、塑料,、酚醛材質(zhì)、各種化合物的粉末金屬或不銹鋼,。齒輪材質(zhì)首先可以分為兩類(lèi):金屬和非金屬,。非金屬材質(zhì)可細(xì)分為五個(gè)基本類(lèi)別:聚合物、彈性體,、陶瓷,、玻璃和復(fù)合材質(zhì)。金屬材質(zhì)分為兩類(lèi):黑色金屬,,包括鋼鐵,;以及青銅和鋁合金等有色金屬。
大量不同的材質(zhì)可以滿(mǎn)足這些基本要素,。齒輪材質(zhì)的范圍可以從木材到目前的合成材質(zhì),,還包括黑色金屬、有色金屬,、粉末金屬和塑料,。已發(fā)現(xiàn)甚至由石頭制成的古代齒輪。選擇的材質(zhì)會(huì)影響齒輪的承載能力,、強(qiáng)度,、抗點(diǎn)蝕性,、壽命和成本。
怎么選擇齒輪材質(zhì)
首先,,齒輪材質(zhì)的選擇應(yīng)基于應(yīng)用所需的功能,。如果材質(zhì)沒(méi)有選擇用于所需的任務(wù),設(shè)計(jì)精確制造的齒輪將慘遭失敗,。所選材質(zhì)將影響制造過(guò)程,。
選擇將基于服務(wù)、制造和經(jīng)濟(jì)要求,。簡(jiǎn)單地說(shuō),,齒輪傳遞動(dòng)力或運(yùn)動(dòng)。絕大多數(shù)動(dòng)力傳動(dòng)齒輪將由鋼制成,。與青銅齒輪配合的鋼蝸桿和用于降低功率的塑料材質(zhì)除外,。大多數(shù)齒輪預(yù)計(jì)會(huì)承受可觀的負(fù)載,并且需要某種類(lèi)型的熱處理以提高其強(qiáng)度和耐磨性,。僅提供運(yùn)動(dòng)的齒輪通常由塑料或有色金屬材質(zhì)制成,。
齒輪材質(zhì)的選擇是復(fù)雜的,必須與應(yīng)用所需的具體負(fù)載和壽命有關(guān),。必須始終評(píng)估與配合齒輪的材質(zhì),、化學(xué)成分、成分,、機(jī)械性能和成本的兼容性,。根據(jù)齒輪應(yīng)用材質(zhì),其特性可能需要諸如耐腐蝕性和電或磁特性等特性,??山邮艿凝X輪材質(zhì)的前三個(gè)基本要求是足夠的剛度,
齒輪材料的選擇原則
1)齒輪材料必須滿(mǎn)足工作條件的要求,。例如,,用于飛行器上的齒輪,要滿(mǎn)足質(zhì)量小,、傳遞功率大和可靠性高的要求,,因此必須選擇機(jī)械性能高的合金銀;礦山機(jī)械中的齒輪傳動(dòng),,一般功率很大,、工作速度較低、周?chē)h(huán)境中粉塵含量極高,,因此往往選擇鑄鋼或鑄鐵等材料,;家用及辦公用機(jī)械的功率很小,但要求傳動(dòng)平穩(wěn),、低噪聲或無(wú)噪聲,、以及能在少潤(rùn)滑或無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)下正常工作,,因此常選用工程塑料作為齒輪材料??傊ぷ鳁l件的要求是選擇齒輪材料時(shí)首先應(yīng)考慮的因素,。
2)應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小,、毛坯成型方法及熱處理和制造工藝。大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯,,可選用鑄鋼或鑄鐵作為齒輪材料,。中等或中等以下尺寸要求較高的齒輪常選用鍛造毛坯,可選擇鍛鋼制作,。尺寸較小而又要求不高時(shí),,可選用圓鋼作毛坯。
齒輪表面硬化的方法有:滲碳,、氨化和表面淬火,。采用滲碳上藝時(shí),應(yīng)選用低碳鋼或低碳含金鋼作齒輪材料,;氨化鋼和調(diào)質(zhì)鋼能采用氮化工藝,;采用表面淬火時(shí),對(duì)材料沒(méi)有特別的要求,。
3)正火碳鋼,,不論毛坯的制作方法如何,只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下工作的齒輪,,不能承受大的沖擊載荷,;調(diào)質(zhì)碳鋼可用于制作在中等沖擊載荷下工作的齒輪。
4)合金鋼常用于制作高速,、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪,。
5)飛行器中的齒輪傳動(dòng),要求齒輪尺寸盡可能小,,應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼,。6)金屬制的軟齒面齒輪,配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持為30~50HBS或更多,。當(dāng)小齒輪與大齒輪的齒面具有較大的硬度差(如小齒輪齒面為淬火并磨制,,大齒輪齒面為常化或調(diào)質(zhì)),;且速度又較高時(shí),,較硬的小齒輪齒面對(duì)較軟的大齒輪齒面會(huì)起較顯著的冷作硬化效應(yīng),從而提高了大齒輪齒面的疲勞極限,。因此,,當(dāng)配對(duì)的兩齒輪齒面具有較大的硬度差時(shí),,大齒輪的接觸疲勞許用應(yīng)力可提高約? 20%,但應(yīng)注意硬度高的齒面,,粗糙度值也要相應(yīng)地減小,。
文章主要介紹了齒輪材質(zhì)有哪些以及齒輪材質(zhì)怎么選擇,瀏覽全文可以知道齒輪可以由各種材料制成,,包括多種類(lèi)型的鋼,、青銅、鑄鐵,、黃銅,、球墨鑄鐵、鋁,、粉末金屬和塑料等,。其中鋼是常見(jiàn)的材質(zhì),也是較理想的,,其提供了高強(qiáng)度重量比,、高耐磨性、通過(guò)熱處理增強(qiáng)物理性能的能力以及具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格的成功組合,。
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