齿轮材料的选择原则

时间:2015-04-04 11:31 作者:兴阳泵阀 点击:

   齿轮的主要功能是传递动力和运动,改变速度和方向。就齿轮传动装置的密封形式来说,分为开式、半开式及闭式三种;就使用情况来说,有低速、高速及轻载、中载、重载之别;就齿轮热处理的不同,齿轮又分为硬齿面齿轮(如经整体或渗碳淬火、表面淬火或氮化处理,齿面硬度 HRC>55)、中硬齿面(齿轮经过整体淬火或表面淬火,齿面硬度大约载(38~55HRC,HB>350)和软齿面齿轮(如经调质、正火的齿轮,齿面硬度 HB<350)。齿轮工作时转速越大,齿面和齿根受到的交变应力次数越多,齿面磨损越严重。因此,可把齿轮转动的圆周速度 v 的大小作为材料承受疲劳和磨损的尺度,一般分为:低速、中速和高速齿轮。齿轮的精度高,则齿形准确,公差小,啮合紧密,传动平稳且无噪声。 齿轮材料的种类很多,在选择时应考虑的因素也很多,可参考以下几个原则: 

  (1)齿轮材料   满足工作条件的要求;如飞行器上的齿轮,由于质量小、传递功率大和可靠性高,因此   选择机械性能高的合金钢;矿山机械用齿轮,功率大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量   ,因此一般选择铸钢或铸铁等材料;家用及办公用机械上的齿轮功率很小,但要求传动平衡、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作,因此常选用工程塑料作为齿轮材料。 
  (2)应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺:大尺寸齿轮一般采用铸造毛坯,可选用铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯,可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时,可选用圆钢作毛坯。 
  齿轮的表面硬化的方法有:渗碳、氮化和表面淬火。采用渗碳工艺时,应选用低碳钢或低碳合金钢作为齿轮材料;采用氮化工艺时,选用氮化钢   好;采用表面淬火时,对材料没有特别的要求。 
  (3)正火碳钢,用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮,不能承受大的冲击载荷;调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。 
  (4)合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。 
  (5)飞行器中的齿轮传动,要求齿轮尺寸尽可能小,应采用表面硬化处理的高强度合金钢。 
  (6)金属制的软齿面齿轮,配对两轮齿面的硬度差应保持为 30~50HBS 或   多。当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差(如小齿轮齿面为淬火并磨削,大齿轮齿面为正火或调质),且速度又较高时,在运转过程中较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面,会起较显著的冷作硬化效应,从而提高了大齿轮齿面的疲劳   。因此,当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时,大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约 20%,但应注意硬度高的齿面,粗糙度值也要相应地减小。 由于所设计齿轮油泵功率小,齿轮承载能力小,但精度高的特点,结合齿轮油泵选择原则分析,以及能采购到的材料范围,确定材料选择方案为:18CrNiMo。 
 
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