齒輪是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)械傳動(dòng)零件。齒輪傳動(dòng)通過(guò)輪齒互相嚙合來(lái)傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并可以改變運(yùn)動(dòng)的形式和速度。齒輪傳動(dòng)使用范圍廣财偶，傳動(dòng)比恒定，效率較高哼股，使用壽命長(zhǎng)课枉。在機(jī)械零件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，不僅要考慮材料的性能能夠適應(yīng)零件的工作條件荧肴，使零件經(jīng)久耐用杆赃，而且要求材料有較好的齒輪是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)械傳動(dòng)零件。齒輪傳動(dòng)通過(guò)輪齒互相嚙合來(lái)傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力恃定，并可以改變運(yùn)動(dòng)的形式和速度宣忧。齒輪傳動(dòng)使用范圍廣，傳動(dòng)比恒定寞殿，效率較高锤扣，使用壽命長(zhǎng)。在機(jī)械零件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中骡尽，不僅要考慮材料的性能能夠適應(yīng)零件的工作條件遣妥，使零件經(jīng)久耐用，而且要求材料有較好的加工工藝性能和經(jīng)濟(jì)性攀细，以便提高零件的生產(chǎn)率箫踩，降低成本，減少消耗谭贪。如果齒輪材料選擇不當(dāng)境钟，則會(huì)出現(xiàn)零件的過(guò)早損傷，甚至失效俭识。因此如何合理地選擇和使用金屬材料是一項(xiàng)十分重要的工作慨削。

　　滿(mǎn)足材料的機(jī)械性能

　　材料的機(jī)械性能包括強(qiáng)度、硬度套媚、塑性及韌性等理盆，反映材料在使用過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的特性。齒輪在嚙合時(shí)齒面接觸處有接觸應(yīng)力凑阶，齒根部有最大彎曲應(yīng)力猿规，可能產(chǎn)生齒面或齒體強(qiáng)度失效。齒面各點(diǎn)都有相對(duì)滑動(dòng)宙橱，會(huì)產(chǎn)生磨損么缴。齒輪主要的失效形式有齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合版掘、齒面塑性變形和輪齒折斷等犁式。因此要求齒輪材料有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度，齒面要有足夠的硬度和耐磨性，芯部要有一定的強(qiáng)度和韌性蚌汁。

　　例如遵盼，在確定大、小齒輪硬度時(shí)應(yīng)注意使小齒輪的齒面硬度比大齒輪的齒面硬度高30-50HBS鲸嫁，這是因?yàn)樾↓X輪受載荷次數(shù)比大齒輪多刑映，且小齒輪齒根較薄，強(qiáng)度低于大齒輪兜诞。為使兩齒輪的輪齒接近等強(qiáng)度翰鬓，小齒輪的齒面要比大齒輪的齒面硬一些。

　　另一方面惋涌，根據(jù)材料的使用性能確定了材料牌號(hào)后坟翠。要明確材料的機(jī)械性能或材料硬度，然后我們可以通過(guò)不同的熱處理工藝達(dá)到所要求的硬度范圍腰素，從而賦予材料不同的機(jī)械性能聘裁。如材料為40Cr合金鋼的齒輪，當(dāng)840-860℃油淬弓千，540-620℃回火時(shí)咧虎，調(diào)質(zhì)硬度可達(dá)28-32HRC，可改善組織计呈、提高綜合機(jī)械性能；當(dāng)860-880℃油淬征唬，240—280℃回火時(shí)捌显，硬度可達(dá)46-51HRC，則鋼的表面耐磨性能好总寒，芯部韌性好扶歪，變形小摄闸；當(dāng)500-560℃氮化處理善镰，氮化層0.15-0.6mm時(shí)，硬度可達(dá)52-54HRC蟹故，則鋼具有高的表面硬度措瑞、高的耐磨性、高的疲勞強(qiáng)度逾丑，較高的抗蝕性和抗膠合性能且變形極泻绾怼；當(dāng)通過(guò)電鍍或表面合金化處里后嘲孙，則可改善齒輪工作表面摩擦性能啤糙，提高抗腐蝕性能。

　　滿(mǎn)足材料的工藝性能

　　材料的工藝性能是指材料本身能夠適應(yīng)各種加工工藝要求的能力。齒輪的制造要經(jīng)過(guò)鍛造锉累、切削加工和熱處理等幾種加工户载，因此選材時(shí)要對(duì)材料的工藝性能加以注意。一般來(lái)說(shuō)猩蓝，碳鋼的鍛造锻宵、切削加工等工藝性能較好，其機(jī)械性能可以滿(mǎn)足一般工作條件的要求桦闪。但強(qiáng)度不夠高侠坎，淬透性較差。而合金鋼淬透性好裙盾、強(qiáng)度高实胸，但鍛造、切削加工性能較差番官。我們可以通過(guò)改變工藝規(guī)程庐完、熱處理方法等途經(jīng)來(lái)改善材料的工藝性能。

　　例如汽車(chē)變速箱中的齒輪選擇20CrMnTi鋼徘熔，該鋼具有較高的機(jī)械性能门躯，在滲碳淬火低溫回火后，表面硬度為58-62HRC酷师，芯部硬度為30-45HRC讶凉。20CrMnTi的工藝性能較好，鍛造后以正火來(lái)改善其切削加工性山孔。此外懂讯，20 CrMnTi還具有較好的淬透性，由于合金元素鈦的影響台颠，對(duì)過(guò)熱不敏感褐望，故在滲碳后可直接降溫淬火。且滲碳速度較快为或，過(guò)渡層較均勻锤观，滲碳淬火后變形小。適合于制造承受高速中載及沖擊特棕、摩擦的重要零件漱啥，因此根據(jù)齒輪的工作條件選用20CrMnTi鋼是比較合適的。

　　材料的經(jīng)濟(jì)性要求

　　所謂經(jīng)濟(jì)性是指最小的耗費(fèi)取得最大的經(jīng)濟(jì)效益创哩。在滿(mǎn)足使用性能的前提下誓拉，選用齒輪材料還應(yīng)注意盡量降低零件的總成本。我們可以從以下幾方面考慮：

　　從材料本身價(jià)格來(lái)考慮尝赵。碳鋼和鑄鐵的價(jià)格是比較低廉的篓羊，因此在滿(mǎn)足零件機(jī)械性能的前提下選用碳鋼和鑄鐵盹组，不僅具有較好的加工工藝性能，而且可降低成本六赢。從金屬資源和供應(yīng)情況來(lái)看哄避，應(yīng)盡可能減少材料的進(jìn)口量及價(jià)格昂貴材料的使用量。

　　從齒輪生產(chǎn)過(guò)程的耗費(fèi)來(lái)考慮劳景。首先誉简，采用不同的熱處理方法相對(duì)加工費(fèi)用也不一樣，如12CrNi3A鋼滲碳表面淬火的費(fèi)用要比氮化處理的費(fèi)用少得多盟广，而碳氮共滲又具有生產(chǎn)周期短和成本低的特點(diǎn)闷串。其次，通過(guò)改進(jìn)熱處理工藝也可以降低成本筋量。如某齒輪工作時(shí)在高速烹吵、中載且承受中等沖擊條件下，原選用中合金高級(jí)滲碳鋼18cr2Ni4WA材料桨武，其經(jīng)過(guò)910-940℃滲碳肋拔，850℃淬火，180-200℃回火后機(jī)械性能的抗拉強(qiáng)度≥1177Mpa呀酸、屈服強(qiáng)度≥834Mpa凉蜂、延伸率≥10％、斷面收縮率≥45％性誉，沖擊韌性≥980kJ／m2窿吩，硬度為58-62HRC。雖能滿(mǎn)足齒輪的使用性能和工藝性能曾搪，但零件的價(jià)格高√崩海現(xiàn)選用價(jià)格相對(duì)便宜的低碳中合金、中淬透性滲碳鋼20CrMnTi遮店。經(jīng)過(guò)910-940℃滲碳，870℃淬火吝殖，180-200℃回火后機(jī)械性能的抗拉強(qiáng)度≥1100Mpa戳酒、屈服強(qiáng)度≥850Mpa、延伸率≥10％帚颤、斷面收縮率≥45％伟杂，沖擊韌性≥680，硬度為58-62HRC饮噪。僅此一項(xiàng)改進(jìn)名挪，材料費(fèi)用不僅大大降低，而且滿(mǎn)足了其使用性能和工藝性能膏姨。第三绵笆，所選鋼種應(yīng)盡量少而集中棺衬，以便采購(gòu)和管理。隨著齒輪形狀时鸵、尺寸和材料向著多品種胶逢、多系列和個(gè)性化的方向發(fā)展，尤其是在型號(hào)多饰潜、產(chǎn)量小時(shí)初坠，在齒輪鍛造、機(jī)加工和熱處理等生產(chǎn)工藝方面彭雾，存在著設(shè)計(jì)量大碟刺，生產(chǎn)周期長(zhǎng)、效率低薯酝、成本高半沽、能耗大、管理難和質(zhì)量不易保證等不利狀況蜜托，因此在齒輪選材時(shí)精選抄囚、優(yōu)選和壓縮材料牌號(hào)和規(guī)格有利于提高選材通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化程度橄务，提高材料的利用率幔托，提高材料采購(gòu)的計(jì)劃性，以減少庫(kù)存積壓王庐、加快資金流動(dòng)细周，方便儲(chǔ)存和保管以及降低材料的成本消耗。最后毫例，我們還可以通過(guò)改進(jìn)工藝來(lái)提高經(jīng)濟(jì)效益谒酌。如模鍛件生產(chǎn)的模鍛工藝已突破傳統(tǒng)工藝的要求，在提供成型毛坯時(shí)惹捡，可利用少無(wú)切削工藝遮结，模鍛與機(jī)械精加工相結(jié)合，部分或全部取代切削加工直接生產(chǎn)零件男赴，或在生產(chǎn)中采用成組技術(shù)與工藝曾负，也可提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和降低成本垄减。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　綜上所述往蝉，在選擇齒輪材料時(shí)。必須了解我國(guó)工業(yè)發(fā)展形式牙枕，結(jié)合我國(guó)資源和生產(chǎn)條件堡扣，從實(shí)際出發(fā)，全面考慮機(jī)械性能竣付、工藝性能和經(jīng)濟(jì)性等方面的問(wèn)題诡延，只有合理選材才能保證齒輪質(zhì)量滞欠、降低產(chǎn)品成本，從而提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力孕暇。

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