齒輪材料-所需材料-選擇原則

作者:翔宇粉末冶金制品
發(fā)布時間:2022-09-17 10:18:14
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齒輪是動力傳輸元件,。齒輪決定了所有被驅(qū)動機(jī)器元件的扭矩,、速度和旋轉(zhuǎn)方向。不同類型的齒輪有很多錯綜復(fù)雜的地方,。其實齒輪類型的選擇并不是一個很容易的過程,。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,,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,。其中鋼是常見的材質(zhì),也是較理想的,,其提供了高強度重量比,、高耐磨性、通過熱處理增強物理性能的能力以及具有競爭力的價格的成功組合,。
根據(jù)齒面硬度分為兩大類: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:具有較好的綜合性能,,齒面具有較高強度和硬度,,齒芯具有較好韌性。
熱處理后切齒精度可達(dá)8級,。
制造簡單,、經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)率高,,對精度要求不高,。
齒面硬度 HB>350的硬齒面
采用中碳鋼時:
常用材料:45、40Cr,、40CrNi ,。
特點:
齒面硬度高 HRC=48-55,接觸強度高,,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:金屬和非金屬。非金屬材質(zhì)可細(xì)分為五個基本類別: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: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)會影響齒輪的承載能力,、強度、抗點蝕性,、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)沒有選擇用于所需的任務(wù),,設(shè)計精確制造的齒輪將慘遭失敗。所選材質(zhì)將影響制造過程,。
選擇將基于服務(wù),、制造和經(jīng)濟(jì)要求。簡單地說,,齒輪傳遞動力或運動,。絕大多數(shù)動力傳動齒輪將由鋼制成。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)計會承受可觀的負(fù)載,,并且需要某種類型的熱處理以提高其強度和耐磨性。僅提供運動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)齒輪材料必須滿足工作條件的要求。例如,,用于飛行器上的齒輪,,要滿足質(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,一般功率很大,、工作速度較低,、周圍環(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,,但要求傳動平穩(wěn)、低噪聲或無噪聲,、以及能在少潤滑或無潤滑狀態(tài)下正常工作,,因此常選用工程塑料作為齒輪材料??傊?,工作條件的要求是選擇齒輪材料時首先應(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,,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,,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,,對材料沒有特別的要求,。
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,,要求齒輪尺寸盡可能小,,應(yīng)采用表面硬化處理的高強度合金鋼。6)金屬制的軟齒面齒輪,,配對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?;蛘{(diào)質(zhì)),;且速度又較高時,較硬的小齒輪齒面對較軟的大齒輪齒面會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)配對的兩齒輪齒面具有較大的硬度差時,,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,。其中鋼是常見的材質(zhì),,也是較理想的,其提供了高強度重量比,、高耐磨性,、通過熱處理增強物理性能的能力以及具有競爭力的價格的成功組合,。
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