齒輪材料-所需材料-選擇原則
作者:翔宇粉末冶金制品
發布時間: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動機器元件的扭矩、速度和旋轉方向。不同類型的齒輪有很多錯綜復雜的地方。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、負載、精度和質量水平。于是整理了關于齒輪材料相關知識,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,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8級。
制造簡單、經濟、生產率高,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。
高成本的材質并不能確保好的齒輪。某些應用可能需要使用鋁、黃銅、青銅、塑料、酚醛材質、各種化合物的粉末金屬或不銹鋼。齒輪材質首先可以分為兩類:金屬和非金屬。非金屬材質可細分為五個基本類別:聚合物、彈性體、陶瓷、玻璃和復合材質。金屬材質分為兩類:黑色金屬,包括鋼鐵;以及青銅和鋁合金等有色金屬。
大量不同的材質可以滿足這些基本要素。齒輪材質的范圍可以從木材到目前的合成材質,還包括黑色金屬、有色金屬、粉末金屬和塑料。已發現甚至由石頭制成的古代齒輪。選擇的材質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
首先,齒輪材質的選擇應基于應用所需的功能。如果材質沒有選擇用于所需的任務,設計精確制造的齒輪將慘遭失敗。所選材質將影響制造過程。
選擇將基于服務、制造和經濟要求。簡單地說,齒輪傳遞動力或運動。絕大多數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除外。大多數齒輪預計會承受可觀的負載,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制成。
齒輪材質的選擇是復雜的,必須與應用所需的具體負載和壽命有關。必須始終評估與配合齒輪的材質、化學成分、成分、機械性能和成本的兼容性。根據齒輪應用材質,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,要滿足質量小、傳遞功率大和可靠性高的要求,因此必須選擇機械性能高的合金銀;礦山機械中的齒輪傳動,一般功率很大、工作速度較低、周圍環境中粉塵含量極高,因此往往選擇鑄鋼或鑄鐵等材料;家用及辦公用機械的功率很小,但要求傳動平穩、低噪聲或無噪聲、以及能在少潤滑或無潤滑狀態下正常工作,因此常選用工程塑料作為齒輪材料。總之,工作條件的要求是選擇齒輪材料時首先應考慮的因素。
2)應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,應選用低碳鋼或低碳含金鋼作齒輪材料;氨化鋼和調質鋼能采用氮化工藝;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或輕度沖擊下工作的齒輪,不能承受大的沖擊載荷;調質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保持為30~50HBS或更多。當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{質);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,從而提高了大齒輪齒面的疲勞極限。因此,當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力可提高約? 20%,但應注意硬度高的齒面,粗糙度值也要相應地減小。
文章主要介紹了齒輪材質有哪些以及齒輪材質怎么選擇,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,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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