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齒輪

齒輪加工如何選擇材料

  齒輪加工形式多種多樣，應(yīng)用領(lǐng)域也是十分廣泛，齒輪應(yīng)按照使用時(shí)的工作條件選用合適的材料。齒輪材料的選擇對齒輪的加工性能和使用壽命都有直接的影響。 很多人對齒輪加工如何選擇材料感到疑惑，那么下面就介紹一下齒輪加工如何選擇材料呢？

   非金屬材料中的夾布膠木、尼龍、塑料也常用于制造齒輪。這些材料具有易加工、傳動噪聲小、耐磨、減振性好等優(yōu)點(diǎn)，使用于輕載、需減振、低噪聲、潤滑條件差的場合。

   有色金屬作為齒輪材料的有黃銅HPB59-1青銅QSNP10-1和鋁合金LC4。

   速度教高的齒輪傳動，齒面容易產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕，應(yīng)選擇齒面硬度較高而硬層較厚的材料；有沖擊載荷的齒輪傳動，輪齒容易折斷，應(yīng)選擇韌性較好的材料；低速重載的齒輪傳動，輪齒容易折斷，齒面易磨損，應(yīng)選擇機(jī)械強(qiáng)度大，齒面硬度高的材料。

   45鋼熱處理后有較好的綜合機(jī)械性能。經(jīng)過正火或調(diào)質(zhì)可改善金相組織和材料的可切削性，降低加工后的表面粗糙度，并可減少淬火過程中的變形。因?yàn)?5鋼淬透性差 整體淬火后材料變脆，變形也大，所以一般采用齒面表面淬火，硬度可達(dá)HRC52-58。適合于機(jī)床行業(yè)，7級精度以下的齒輪。

   40Cr是中碳合金鋼，和45鋼相比，少量鉻合金的加入可以使金屬晶粒細(xì)化，提高強(qiáng)度、改善淬透性，減少了淬火時(shí)的變形。

   使齒輪獲得高的齒面硬度而心部又有足夠韌性和教高的抗彎曲疲勞強(qiáng)度的方法是滲碳淬火，一般選用低碳合金鋼18CrMnTi，它具有良好的切削性能，滲碳時(shí)工件的變形小，淬火硬度可達(dá)到HRC56-62，殘留的奧氏體量也少，多用于汽車，、拖拉機(jī)中承載大而有沖擊的齒輪。

   38CrMoAlA氮化鋼經(jīng)氮化處理后，比滲碳淬火的齒輪具有更高的耐磨性與耐腐蝕性，變形很小，可以不磨齒，多用來作為高速傳動中需要耐磨的齒輪材料。

   鑄鐵容易鑄成復(fù)雜的形狀，容易切削，成本低，但其抗彎強(qiáng)度、耐沖擊和耐磨性能差。故常用于受力不大、無沖擊、低速的齒輪。

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      大齒輪的齒數(shù)的確定要先知道減速比，然后確定大小齒輪的模數(shù)，再定出齒數(shù)（符合zui小齒數(shù)原則，盡量為奇數(shù)，齒數(shù)大小可以靈活），2者之比要等于減速比。d=mz，可以算出來分度圓直徑，da=d+2ha（齒頂高），這樣就能計(jì)算出大小了。而選擇大齒輪的齒數(shù)有哪些基本原則呢？

       1、每種齒制有一個(gè)zui小齒數(shù)，是防止在滾齒時(shí)產(chǎn)生根切的。故要大于zui小齒數(shù)。如直齒圓柱齒輪不得小于17；

2、按中心距和傳動比平衡齒數(shù)與模數(shù)的關(guān)系；

3、zui好一對嚙合齒輪的齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)，至少不能互為整數(shù)倍數(shù)，以免局部齒磨損嚴(yán)重。所以確定傳動比就很重要。

     齒輪整個(gè)圓周上輪齒的總數(shù)稱為齒數(shù)，一般以字母z表示。齒輪齒數(shù)選對了才能讓齒輪正常使用，不然會影響使用效果影響工作效率。能夠傳遞任意兩軸間的運(yùn)動和動力，傳動平穩(wěn)、可靠，，壽命長，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動速度和功率范圍廣。

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    大齒輪的毛坯件主要是鍛件、棒料或鑄件，其中鍛件使用較多。對毛坯件首先進(jìn)行正火處理，改善其切削加工型，便于切削；然后進(jìn)行粗加工，按照大齒輪設(shè)計(jì)要求，先將毛坯加工成大致形狀，保留較多余量。再進(jìn)行半精加工，車、滾、插齒，使大齒輪基本成型；之后對大齒輪進(jìn)行熱處理，改善大齒輪的力學(xué)性能，按照使用要求和所用材料的不同，有調(diào)質(zhì)、滲碳淬火、齒面高頻感應(yīng)加熱淬火等；然后對齒輪進(jìn)行精加工，精修基準(zhǔn)、精加工齒形。

    1、正火：鍛造毛坯之后部分工廠會選擇正火，也有公司選擇退火，正火和退火的目的都是為了使晶粒細(xì)化和碳化物分布均勻化，去除材料的內(nèi)應(yīng)力，但由于正火冷卻速度比退火冷卻速度稍快，因而正火組織要比退火組織更細(xì)一些，其機(jī)械性能也有所提高。另外，正火爐外冷卻不占用設(shè)備，生產(chǎn)率較高，因此生產(chǎn)中盡可能采用正火來代替退火。采用等溫正火使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

    2、粗車加工：粗加工齒輪外圓，端面，可選擇普通車床和數(shù)控車床，由于粗車之后還有對工件進(jìn)行熱處理，所以一般會留有3-5毫米的余量，方便之后的精車加工到zhi定尺寸。

    3、精車加工：精加工齒輪外圓，端面，將尺寸加工到圖紙規(guī)定的尺寸要求，如后續(xù)還需要磨削，那么需留0.2-0.3毫米的余量，以方便磨削獲得更高的精度要求。

    4、調(diào)質(zhì)熱處理：由于大齒輪的工作條件不同，熱處理出來的表面硬度也不同，但大齒輪經(jīng)過淬火后的硬度一般都在HRC45以上，例如：汽車齒輪由于受力較大,受沖擊較頻繁的原因常采用20CrMnTi鋼作為齒輪材料，20CrMnTi鋼具有較高的力學(xué)性能，經(jīng)過淬火后表面硬度可達(dá)HRC58～62,心部硬度HRC30～45，以提高耐磨性和疲勞抗力。

    5、制齒：常采用插齒機(jī)或者滾齒機(jī)加工齒面，雖然調(diào)整維護(hù)方便，但如果大批量生產(chǎn)就會出現(xiàn)效率低的問題，之后隨著涂層技術(shù)的發(fā)展，滾刀、插刀刃磨后的再次涂鍍非常方便地進(jìn)行，經(jīng)過涂鍍的刀具能夠明顯地提高使用壽命，一般能提高百分之九十以上，有效地減少了換刀次數(shù)和刃磨時(shí)間，效益顯著。