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机械齿轮加工时材料的合理化选择


齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力,并可以改变运动的形式和速度。齿轮传动使用范围广,传动比恒定,效率较高,使用寿命长。在机械零件产品的设计与制造过程中,不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件,使零件经久耐用,而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性,以便提高零件的生产率,降低成本,减少消耗。如果齿轮材料选择不当,则会出现零件的过早损伤,甚至失效。因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。

满足材料的机械性能材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等,反映材料在使用过程中所表现出来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力,齿根部有最大弯曲应力,可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动,会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度,齿面要有足够的硬度和耐磨性,芯部要有一定的强度和韧性。

当通过电镀或表面合金化处里后,则可改善齿轮工作表面摩擦性能,提高抗腐蚀性能。 满足材料的工艺性能 材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力。齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工,因此选材时要对材料的工艺性能加以注意。一般来说,碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好,其机械性能可以满足一般工作条件的要求。但强度不够高,淬透性较差。而合金钢淬透性好、强度高,但锻造、切削加工性能较差。我们可以通过改变工艺规程、热处理方法等途经来改善材料的工艺性能。 
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