轴的常用材料及热处理.
轴的用途和分类
第十一章轴§11-1 概述三．轴的材料主要是碳钢和合金钢。
碳钢：价格低廉，对应力集中的敏感性低，可用热1处理或化学处理提高耐磨性和抗疲劳强度，最常用45号钢。
合金钢：比碳钢具有更高的机械性能和更好的淬火性能。
在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及在高温或低温条件下工作的轴，采用合金钢。
注意：在一般工作温度下（低于200），各种碳钢和合金钢的弹性模量相差不多，所以不四．提高轴的强度的常用措施1．合理布置轴上零件以减小轴的载荷 2．改进轴上零件的结构以减小轴的载荷 3．改进轴的结构以减小应力集中的影响 4．改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度 五．轴的结构工艺性§11-3 轴的计算轴的计算通常在初步完成结构设计后进行校核计算。
计算准则是满足轴的强度或刚度要求，必要时校核轴的振动稳定性。
一．轴的强度校核计算根据轴的受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当选取许用应力。
对于仅仅（或主要）承受扭矩的轴（传动轴），按扭转强度计算； 对于只承受弯矩的轴（心轴），按弯曲强度计算； 对于既承受弯矩又承受扭矩的轴（转轴），按弯扭组合强度进行计算，需要时按疲劳强度进行精确校核。
1．按扭转强度条件计算这种方法只按轴所受的扭矩计算轴的强度；如果还受不大的弯矩，则用降低许用扭转切应力的方法予以考虑。
在作轴的结构设计时，通常用这种方法初步估算轴径。
对于不太重要的轴，也可作为最后计算结果。
轴的扭转强度为[]MPa dn PW T TTT ττ≤≈=362.010*55.9由上式可得轴径 [][]mm nPA n P n P d T T 3033636.2.010*55.9.2.010*55.9==≥ττ式中：[]3602.0/10*55.9T A τ=，表15-3。
对于空心轴()mm n PA d 3401β-≥，β=0.5~0.6当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱。
电机轴的材料
电机轴的材料
电机轴是电机的核心部件之一，其材料选择直接影响到电机的性能和使用寿命。
在选择电机轴材料时，需要考虑到电机工作环境、负载情况、转速要求等多方面因素。
常见的电机轴材料有钢、铝合金、不锈钢等，下面将针对这些材料进行详细介绍。
首先，钢是电机轴常用的材料之一。
钢具有良好的机械性能和耐磨性，适用于
承受较大负载和高转速的电机。
常见的钢材包括碳素结构钢、合金结构钢等，其优点是价格相对较低，易于加工和热处理，但在腐蚀性环境下容易生锈，需要进行表面处理或选用不锈钢材料。
其次，铝合金是一种轻质材料，适用于要求电机轻量化和散热性能的场合。
铝
合金具有良好的导热性和耐腐蚀性，适用于一些特殊环境下的电机。
但相对于钢材，铝合金的强度和硬度较低，需要在设计时考虑到加强结构或选择合适的合金材料。
另外，不锈钢也是一种常用的电机轴材料。
不锈钢具有优异的耐腐蚀性和抗氧
化性能，适用于潮湿、腐蚀严重的工作环境。
不锈钢的硬度和强度较高，但价格也相对较高，加工难度也较大。
综上所述，选择电机轴材料需要根据具体的工作环境和要求来综合考虑。
在一
般情况下，钢材是较为常见和经济的选择，适用于大多数的电机应用；铝合金适用于要求轻量化和散热性能的场合；不锈钢适用于腐蚀性环境下的电机。
在选择材料时，还需要考虑到成本、加工难度、使用寿命等因素，以达到最佳的性能和经济效益。
总之，电机轴的材料选择是一个复杂的工程问题，需要综合考虑多方面因素。
只有根据具体情况选择合适的材料，才能确保电机的性能和可靠性。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！。
汽车传动轴的材料及其热处理工艺有哪些
汽车传动轴的材料及其热处理工艺有哪些下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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50mn材质轴正火后高频淬火硬度
50mn材质轴正火后高频淬火硬度一、介绍本文将深入探讨50mn材质轴正火后高频淬火硬度的相关知识和技术。
50mn材质轴是一种常用的工程材料，其热处理可以显著提高其力学性能，特别是淬火硬度。
本文将从材料的基本性质、正火处理和高频淬火两个方面进行讨论。
二、50mn材质轴的基本性质50mn材质轴是一种中碳钢材料，其含碳量在0.48-0.56%之间。
它具有良好的可锻性、可焊性和易切削性，且具有较高的强度和韧性。
由于其含碳量较高，经过正火处理后的50mn材质轴硬度较低，需通过高频淬火工艺来进一步提高硬度。
三、正火处理正火是指将材料升至适当温度并保温一段时间，然后以适宜速度冷却的热处理方法。
正火处理可以改善材料的组织结构和性能，提高强度和韧性。
对于50mn材质轴来说，正火的温度一般为850-900摄氏度，保温时间根据材料的厚度和尺寸确定。
在正火处理过程中，碳元素在铁基体中沉淀形成新的化合物，使材料的硬度下降。
四、高频淬火工艺高频淬火是一种利用高频电流产生的感应加热原理对工件进行淬火处理的技术。
高频电流会使工件表面迅速升温，然后通过水冷或油冷来快速冷却，使材料的组织结构发生相变，达到增加硬度的目的。
对于50mn材质轴，高频淬火可以显著提高其硬度，达到要求的使用性能。
高频淬火工艺包括以下几个关键步骤： 1. 加热：将工件放置在高频感应器中，通过高频电流进行加热。
加热速度要适中，以避免过快或过慢导致不均匀加热或材料变形。
2. 保温：经过加热后的工件需要保温一段时间，以使温度均匀分布，确保淬火效果的一致性。
3. 淬火：在保温后，将工件迅速浸入冷却介质中，如水或油，以加快冷却速度。
冷却介质的选择和冷却速度的控制对最终的淬火效果至关重要。
4. 温度调控：冷却后的工件需要控制温度，避免出现过度脆化或残余应力等问题。
温度调控可以通过回火处理来实现。
五、50mn材质轴正火后高频淬火硬度的影响因素50mn材质轴正火后高频淬火硬度受多个因素的影响，包括材料的化学成分、正火处理参数和高频淬火工艺参数等。
常用材料及热处理名词解释
曲轴、摇杆、拉杆、键、销、螺栓、转轴齿轮、齿条、链轮、凸轮、轧辊、曲柄轴齿轮、轴、联轴器、衬套、活塞销、链轮活塞杆、齿轮、不重要的弹簧
齿轮、连杆、扁弹簧、轧辊、偏心轮、轮圈、轮缘
叶片、弹簧
1.数字表示钢中平均含碳量的万分数，例如45表示平均含碳量为0.45％
2.序号表示抗拉强度、硬度依次增加，延伸率依次降低
30Mn
40Mn
50Mn
60Mn
螺栓、杠杆、制动板
用于承受疲劳载荷零件：轴、曲轴、万向联轴器
用于高负荷下耐磨的热处理零件：齿轮、凸轮、摩擦片弹簧、发条
含锰量0.7％～1.2％的优质碳素钢
合金结构钢
铬钢
15Cr
20Cr
30Cr
40Cr
45Cr
渗碳齿轮、凸轮、活塞销、离合器较重要的渗碳件
常用材料及热处理名词解释
附表18常用钢材（摘自GB/T 700、GB/T 699、GB/T 3077、GB/T 11352、GB/T 5676）
名称
钢号
主要用途
说明
碳素结构钢
Q215-A Q235-A Q235-B Q255-A Q275
受力不大的铆钉、螺钉、轮轴、凸轮、焊件、渗碳件螺栓、螺母、拉杆、钩、连杆、楔、轴、焊件
汽车、拖拉机上强度特高的渗碳齿轮
铸
钢
ZG230-450
ZG310-570
机座、箱体、支架
齿轮、飞轮、机架
ZG表示铸钢，数字表示
屈服点及抗拉强度（MPa）
附表19常用铸铁（摘自GB/T 9439、GB/T 1348、GB/T 9400）
车床主轴的选材 加工路线 热处理
选择车床主轴材料,设计合理的加工路线,热处理工艺方案摘要：根据车床主轴的工作情况,对材料的选用、其加工路线及相应的热处理工艺进行了分析,并就其操作提出了自己观点。
关键词：车床主轴；加工路线；热处理工艺；材料一、材料的选择主轴是车床上传递动力的零件，传递着动力和各种负荷，它的合理选材直接影响整台车床的精度和使用寿命。
其主要实效形式如下：1、受横向力并传递扭矩，承受交变弯曲应力和扭应力，常常发生疲劳断裂。
2、轴颈和花键等部位发生相对运动，承受较大的摩擦，轴颈表面产生过量的磨损。
3、承受一定的过载和冲击和载荷，产生过量弯曲变形，甚至发生折断或扭断。
所以所选的材料应满足：良好的综合力学性能，即具有较高的强度刚度、足够的韧性、疲劳强度、变形小及对应力集中的敏感性低等性能以防止过载和冲击断裂，还要有良好的切削加工性，高的表面硬度和良好的耐磨性，以防止轴颈摩损。
在设计时要充分考虑：1、主轴的工作特性和技术要求。
主轴的摩檫和磨损情况;主轴的载荷大小和载荷性质。
2、主轴热处理的要求。
主轴的工作状况;主轴精密度和光洁度;主轴弯曲载荷和扭转力矩;主轴转速;主轴有无冲击载荷。
3、主轴热处理加工工艺实行的可能性以及经济性。
轴的常用材料为碳素钢和合金钢。
合金钢比碳素钢具有更高的机械性能和更好的热处理性能。
含不同合金的钢可获得各种特殊性能。
因此，对于载荷大并要求尺寸小，重量轻、耐高温或耐磨性、抗腐蚀性能要求高的轴可采用合金钢。
合金钢对应力集中的敏感性高，因此设计时应从结构上避免或减小应力集中，并降低其表面粗糙度的数值。
由于在常温下合金钢的弹性模量与一般碳素钢差不多，故选合金钢对提高轴的刚度没有实效。
而对形状复杂的轴可采用球墨铸铁。
球墨铸铁具有良好的吸振性和耐磨性，对应力集中的敏感性低，且价格低廉，加工性好。
但球墨铸铁的强度较低。
我们一般主轴承受交变弯曲应力和扭应力，在轻度或中等载荷、转速不太高，精度不很高，冲击、交变载荷不大的情况下，具有普通力学性能就能满足要求，一般采用45钢制造。
45钢做轴的热处理要求
45钢做轴的热处理要求热处理是一种通过改变材料的微观结构来改善其力学性能的方法。
在工程实践中，热处理广泛应用于各种材料，包括金属材料。
本文将探讨以45钢做轴的热处理要求。
45钢是一种常用的碳素结构钢，具有较高的强度和耐磨性。
然而，在一些应用中，45钢的机械性能可能不能满足要求，因此需要进行热处理以改善其性能。
热处理的基本原理是通过加热和冷却过程来改变材料的晶体结构和组织，从而改变其力学性能。
对于45钢轴的热处理，一般包括以下几个步骤：1. 预热：将钢轴加热到适当的温度，通常在700℃到800℃之间。
预热的目的是使钢材均匀加热，减少热应力，并为后续的处理做好准备。
2. 高温处理：将预热后的钢轴保持在高温下一定时间，使其达到均匀的奥氏体组织。
高温处理的温度通常在800℃到900℃之间，持续时间取决于材料的厚度和复杂程度。
3. 空冷或淬火：根据需要，钢轴可以通过空冷或淬火来改变其组织和性能。
空冷是将钢轴从高温状态放置在自然环境中冷却，这种方法适用于对强度要求不高的应用。
淬火是将钢轴迅速冷却到室温以下，以产生马氏体组织，提高其硬度和强度。
4. 回火：淬火后的钢轴通常会变脆，为了降低其脆性并提高韧性，需要进行回火处理。
回火是将淬火后的钢轴加热到适当的温度，通常在300℃到600℃之间，保持一定时间后冷却。
回火可以减轻淬火时产生的内应力，并使钢轴具有良好的韧性和塑性。
总结起来，对于以45钢做轴的热处理要求，一般包括预热、高温处理、空冷或淬火以及回火等步骤。
通过这些步骤的组合，可以改善45钢轴的力学性能，使其具有更好的强度、硬度和韧性。
然而，在进行热处理时，我们还需要注意控制温度、时间和冷却速度等参数，以确保得到所需的组织和性能。
热处理是一种重要的工艺方法，可以显著改善材料的性能。
针对以45钢做轴的热处理，我们需要根据具体要求进行预热、高温处理、空冷或淬火以及回火等步骤，以使钢轴具有更好的力学性能。
在实际操作中，我们还需注意控制处理参数，以获得理想的组织和性能。
机械设计轴的设计.
潘存云教授研制
潘存云教授研制
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键槽应设计成 同一加工直线
三、各轴段直径和长度的确定 轴段直径大小取决于作用在轴上的载荷大小； 确定轴段直径大小的基本原则： 1. 按轴所受的扭矩估算轴径，作为轴的最小轴径dmin。 2. 有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。 3. 安装标准件的轴径，应满足装配尺寸要求。 4. 有配合要求的零件要便于装拆。
孔径d 30 32 35 38 40 42 45 48 50 55 65 82 60 112 84 60 63 65… 142 107
长度 长系列 L 短系列
便于零件的装配，减少配合表面的擦伤的措施： 1) 在配合段轴段前应采用较小的直径； 2) 配合段前端制成锥度； 3) 配合段前后采用不同的尺寸公差。 为了便于轴上零件的拆卸，轴肩 高度不能过大。
发动机
传动轴
后桥
潘存云教授研制
11.1
概
述
一、轴的用途及分类 功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 分类： 转轴---传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有： 传动轴---只传递扭矩 类 心轴---只承受弯矩 型 按轴的形状分有：
车厢重力
潘存云教授研制
自行车 前轮轴
前叉
潘存云教授研制
200 250
……
…
…
…
…
…
用于不重要或 载荷不大的轴 有较好的塑性 和适当的强度， 可用于一般曲 轴、转轴。
…
轴的常用材料及其主要力学性能
材料牌号 热处理 毛坯直径 mm 硬度 HBS 屈服强 弯曲疲 度极限 劳极限 σ-1 σs MPa 400~420 225 170 375~390 215 590 295 255 570 285 245 640 355 275 735 540 355 685 490 335 900 735 430 785 570 370 735 590 365 685 540 345 930 785 440 835 685 410 785 590 375 抗拉强 度极限 σb 640 835 530 490 600 800 390 635 195 305 395 190 180 215 290 剪切疲 许用弯 劳极限 曲应力 [σ-1] σ-1 105 140 135 155 200 185 260 210 210 195 280 270 220 160 230 115 110 185 250 40 55 60
机械设计专升本章节练习题(含答案)——轴
第15章轴【思考题】15-1 轴的功用是什么？15-2 什么是传动轴、心轴、转轴，他们的区别是什么？15-3 分析一下自行车的前轴、中轴和后轴的受载情况，他们各属于什么轴？15-4 轴的一般设计步骤是什么？15-5 轴的常用材料有那些？15-6 为什么当轴的刚度不够时，选用合金钢来代替普碳钢效果不明显？15-7 弯扭合成强度计算时，折算系数的意义是什么？15-8 在什么情况下要作轴的刚度计算？A级能力训练题1.最常用的制造轴的材料是______。
设计承受很大载荷的轴，宜选用的材料是______。
（1）20号钢（2）45号钢（3）40Cr （4）QT400-172.为使零件在轴向定位比较可靠，零件的倒角或圆角半径r与轴肩处的圆角半径R必须满足______。
（1）R=r （2）R>r （3）R<r3.增大轴在剖面过渡处的圆角半径，其优点是______。
（1）使零件的轴向定位比较可靠（2）降低应力集中，提高轴的疲劳强度（3）使轴的加工方便4.轴上安装有紧配合的零件，应力集中将发生在轴上______。
（1）轮毂中段部位（2）沿轮毂两端部位（3）距离轮毂端部为1/2轮毂长度部位5.在轴的初步计算中，轴的直径是按______来初步确定的。
（1）弯曲强度（2）扭转强度（3）轴段的长度（4）轴段上零件的孔径6.主动齿轮1，通过中间齿轮2，带动从动齿轮3以传递功率。
则中间齿轮2的轴是______。
（1）转轴（2）心轴（3）传动轴7.对轴采用表面热处理或表面冷加工的方法，可以提高它的______。
（1）静力强度（2）疲劳强度（3）耐冲击性能（4）刚度8. 材料为45钢经调质处理的轴由计算发现处于危险共振区，解决的措施是______。
（1）采用其它钢材 （2）采用表面硬化处理 （3）改变轴的直径9. 自行车轮的轴是______；自行车当中链轮的轴是______。
（1）转轴 （2）心轴 （3）传动轴10. 汽车下部，由发动机、变速器，通过万向节联轴器带动后轮差速器的轴是______。
轴的用途和分类
第十一章轴§11-1 概述三．轴的材料主要是碳钢和合金钢。
碳钢：价格低廉，对应力集中的敏感性低，可用热1处理或化学处理提高耐磨性和抗疲劳强度，最常用45号钢。
合金钢：比碳钢具有更高的机械性能和更好的淬火性能。
在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及在高温或低温条件下工作的轴，采用合金钢。
注意：在一般工作温度下（低于200），各种碳钢和合金钢的弹性模量相差不多，所以不四．提高轴的强度的常用措施1．合理布置轴上零件以减小轴的载荷 2．改进轴上零件的结构以减小轴的载荷 3．改进轴的结构以减小应力集中的影响 4．改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度 五．轴的结构工艺性§11-3 轴的计算轴的计算通常在初步完成结构设计后进行校核计算。
计算准则是满足轴的强度或刚度要求，必要时校核轴的振动稳定性。
一．轴的强度校核计算根据轴的受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当选取许用应力。
对于仅仅（或主要）承受扭矩的轴（传动轴），按扭转强度计算； 对于只承受弯矩的轴（心轴），按弯曲强度计算； 对于既承受弯矩又承受扭矩的轴（转轴），按弯扭组合强度进行计算，需要时按疲劳强度进行精确校核。
1．按扭转强度条件计算这种方法只按轴所受的扭矩计算轴的强度；如果还受不大的弯矩，则用降低许用扭转切应力的方法予以考虑。
在作轴的结构设计时，通常用这种方法初步估算轴径。
对于不太重要的轴，也可作为最后计算结果。
轴的扭转强度为[]MPa dn PW T TTT ττ≤≈=362.010*55.9由上式可得轴径 [][]mm nPA n P n P d T T 3033636.2.010*55.9.2.010*55.9==≥ττ式中：[]3602.0/10*55.9T A τ=，表15-3。
对于空心轴()mm n PA d 3401β-≥，β=0.5~0.6当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱。
十字轴的选材热处理工艺分析
十字轴的选材热处理工艺分析专业：机械设计与制造班级：机械设计与制造1班姓名：学号：成绩：万向传动轴一般是由万向节，传动轴和中间支承组成。
主要用于在工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传递转矩和旋转运动。
万向传动轴设计应满足如下基本要求1.保证所连接的两根轴相对位置在预计范围内变动时，能可靠地传递动力。
2.保证所连接两轴尽可能等速运转。
3.由于万向节夹角而产生的附加载荷，振动和噪声应在允许范围内。
4.传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。
变速器或分动器输出轴与驱动桥输入轴之间普遍采用十字轴万向传动轴。
在转向驱动桥中，多采用等速万向传动轴。
当后驱动桥为独立的弹性，采用万向传动轴。
十字轴万向节是汽车传动系统中的易损件，其中万向节十字轴轴径表面剥落、表面压痕的失效形式，又是万向节失效的主要形式。
为了解决此问题，万向节的选材、机械加工、热处理以及表面烧伤等方面的质量加强控制以外，万向节在产品设计方面也须改进，如采取轴承外圈内径设计成凸度、滚针设计成凸度、滚针两头设计成锥度等措施，有效地减少了应力集中，使万向节轴承滚动体与内外滚道的接触应力分布趋于合理。
在实际的应用过程中，也确实证明了这些措施的有效性，在一定程度上提高了产品的使用寿命。
但通过大量的失效件分析发现，目前这些改进还不能使轴承的接触应力分布达到最优化，对材料的选择需改进。
十字轴万向节结构简单，强度高，耐久性好，传动效率高，生产成本低，但所连接的两轴夹角不宜太大。
当夹角增加时，万向节中的滚针轴承寿命将下降。
普通的十字轴式万向节主要由主动叉、从动叉、十字轴、滚针轴承及轴向定位件和橡胶封件等组成图1-1 十字轴万向节工程图万向节的运动特性是比较特殊的，由于传动轴的输入轴和输出轴有夹角，所以输出轴的运动每时每刻都在改变，万向节轴承运动不但有相对于传动轴与十字轴一起变速的转动，而且还有相对十字轴进行摆动的运动。
万向节这种复杂的运动会给分析研究带来很多不便。
表15-1 轴的常用材料及其主要力学性能
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表15-3 轴常用几种材料的[τT]及A0值
轴的材料 [τT]/MPa A0 Q235-A、20 15～25 149～126
Q275、35 （1Cr18Ni9Ti）
20～35 135～112
45 25～45 126～103
40Cr、35SiMn 38SiMnMo、3Cr13
35～55 112～97
注：1）表中[τT]值是考虑了弯曲影响而降低了的许用扭转切应力。 2）在下述情况时， [τT]取较大值，A0取较小值；弯曲较小或只受扭矩 作用、载荷平稳、无轴向载荷或只有较小的轴向载荷、减速器的低 速轴、轴只作单向旋转；反之， [τT]取较小值，A0取较大值。
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计算时，常将轴上的分布载荷简化为集中力，其作用点取 为载荷分布段的中点。
3Cr13
调质
≤100 ≤100
＞100~200
835 530 490
635
395 190 180
230 115 110
75
用于腐蚀条 件下的轴 用于高、低 温及腐蚀条件 下的轴 用于制造复 杂外形的轴
1Cr18Ni 淬火 9Ti QT600-3
≤192
195
45
190~ 600 370 215 185 270 245~ 800 480 290 250 QT800-2 335 注：①表中所列疲劳极限σ-1值是按下列关系式计算的，供设计时参考。 碳钢σ-1≈0.43 σB ；合金钢： σ-1≈0.2（σB+σs ）+100 ； 不锈钢： σ-1≈0.27（σB+σs ） ； τ-1≈0.156（σB+σs ） ； 球墨铸铁： σ-1≈0.36σB ；τ-1≈0.31σB。 ②1Cr18Ni9Ti（GB1221-84）可选用，但不推荐。
典型零件热处理实例,轴类热处理实例
典型零件热处理实例，轴类热处理实例轴类热处理实例一、工作条件以及材料与热处理要求1.条件:在滑动轴承中工作,υ周＜ 2m/S,要求表面有较高在硬度的小轴,心轴.如机床走刀箱、变速箱小轴..要求: 45、50,形状复杂的轴用40Cr、42MnVB.调质,HB228-255,轴颈处高频淬火,HRC45-502.条件: 在滑动轴承中工作,υ周＜ 3m/S,要求硬度高、变形小,如中间带传动装置的小轴要求: 40Cr、42MnVB 调质,HB228-255,轴颈高频淬火,HRC45-50.3.条件: υ周≥ 2m/S,大的弯曲载荷及摩擦条件下的小轴，如机床变速箱小轴。
要求: 15、20、20Cr、20MnVB 渗碳,淬火,低温回火,HRC58-62.4.条件: 高载荷的花键轴,要求高强度和耐磨,变形小.要求: 45 高频加热,水冷,低温回火,HRC52-58.5.条件: 在滚动或滑动轴承中工作,轻或中等负荷,低速,精度要求不高,稍有冲击,疲劳负荷可忽咯的主轴,或在滚动轴承中工作,轻载,υ＜1m/s的次要花键轴.要求: 45 调质,HB225-255(如一般简易机床主轴)6.条件: 在滚动或滑动轴承中工作,轻或中等负荷转速稍高.ρυ≤150N.m/(cm^2.s),精度要求高,冲击,疲劳负荷不大.要求: 45 正火或调质,HB228-255,轴颈或装配部位表面淬火,HRC45-50.7.条件: 在滑动轴承中工作,中或重载,转速较高ρυ≤400N.m/cm^2.S,精度较高,冲击、疲劳负荷不大.要求: 40Cr 调质,HB228-255或HB248-286,轴颈表面淬火,HRC≥54,装配部位表面淬火HRC≥45.8.条件: 其他同上,但转速与精度要求比上例高,如磨床砂轮主轴.要求: 45Cr、42CrMo其他同上,表面硬度HRC≥56.9.条件: 在滑动或滚动轴承中工作,中载、高速、心部强度要求不高,精度不太高,冲击不大,但疲劳应力较大,如磨床,重型齿轮铣床等主轴.要求: 20Cr 渗碳,淬火,低温回火,HRC58-62.10.条件: 在滑动或滚动轴承中工作,重载,高速(ρυ≤400N.m/cm^2.s)冲击,疲劳应力都很高.要求: 18CrMnTi 20Mn2B 20CrMnMoVA 渗碳淬火低温回火HRC≥59.11.条件: 在滑动轴承中回转,重载,高速,精度很高≤0.003mm,很高疲劳应力,如高精度磨床镗床主轴.要求: 38CrAlMoA 调质硬度HB248-286:轴颈渗氮,硬度HV≥900.12.条件: 电动机轴,主要受扭.要求: 35及45 正火或正火并回火,HB187及HB217.13.条件: 水泵轴,要求足够抗扭强度和防腐蚀.要求: 3Cr13及4Cr13 1000-1050℃油液,硬度分别为HRC42及HRC48.14.条件: C616-416车床主轴,45号钢(1)承受交变弯曲应力,扭转应力,有时还受冲击载荷.(2)主轴大端内锥孔和锥度处圆,经常与卡盘,顶针有相对摩擦.(3)花键部分经常磕碰或相对滑动(4)在滚动轴承中动转,中速,中载.要求:(1)整体调质后硬度HB200-230,金相组织为索氏体 .(2)内锥孔和外圆锥面处硬度HRC45-50,表面3-5mm风金相组织为屈氏体和少量回火马氏体.(3)花键部分硬度HRC48-53,金相组织同上15.条件: 跃进-130型载重(2.5吨)汽车半轴承受冲击、反复弯曲疲劳和扭转,主要瞬时超载而扭断,要求有足够的抗弯、抗扭、抗疲劳强度和较好的韧性要求: 40Cr 35CrMo 42CrMo40CrMnMo 40Cr 调质后中频表面淬火,表面硬度HRC≥52,深度4-6mm,静扭矩6900N.m,疲劳≥30万次,估计寿命≥30万km金相组织: 索氏体+屈氏体(原用调质加高频淬火寿命仅为4万km)二、备注:1.(1-8)备注:主轴与轴类材料与热处理选择必须考虑受力大小、轴承类型和主轴形状及可能引起的热处理缺陷.在滚动轴承或轴颈上有轴套在滑动轴承中回转,轴颈不需特别高的硬度,可用45、45Cr,调质,HB220-250,50Mn,正火或调质HRC28-35.在滑动轴承中工作的轴承应淬硬,可用15、20Cr,渗碳,淬火,回火到硬度HRC56-62,轴颈处渗碳深度为0.8-1mm.直径或重量较大的主轴渗碳较困难,要求变形较小时,可用45或40Cr在轴颈处作高频淬火.高精度和高转速(＞2000r/min)机床主轴尚须采用氮化钢进行渗氮处理,得到更高硬度.在重载下工作的大断面主轴,可用20SiMnVB或20CrMnMoVBA,渗碳,淬火,回火,HRC56-62.2.(9)备注:内心强度不高,受力易扭曲变形表面硬度高,宜作高速低负荷主轴.热处理变形较大.3.(100备注:心部有较高的σb及αk值，表面有高的硬度及耐磨性.有热处理变形.4.(11)备注:很高的心部强度,表面硬度极高,耐磨和变形量小.5.(12)备注:860-880℃正火6.(13)备注:或1Cr13 1100℃油淬,350-400℃回火,HRC56-62.7.(14)备注:加工和热处理步骤:下料→锻造→正火→粗加工→调质→半精车外圆,钻中心孔,精车外圆,铣键槽→锥孔及处圆锥局部淬火,260-300℃回火→车各空刀槽,粗磨处圆,滚铣花键槽→花键高频淬火,240-260℃加火→精磨.蜗杆蜗轮热处理实例一、工作条件以及材料与热处理要求1.条件: 负荷不大,断面较小的蜗杆要求: 45 调质,HB220-2502.条件: 有精度要求(螺纹磨出)而速度＜2m/s.要求: 45 淬火,回火,HRC45-503.条件: 滑动速度较高,负荷较轻的中小尺寸蜗杆要求: 15 渗碳,淬火,低温回火,HRC56-624.条件: 滑动速度＞2m/s(最大7-8m/s);精度要求很高,表面粗糙度为0.4的蜗杆,如立车中的主要蜗杆要求: 20Cr 20Mn2B 900-950℃渗碳,800-820℃油淬，180-200℃低温回火，HRC56-62 5.条件: 要求高耐磨性、高精度及尺寸大的蜗杆要求: 18CrMnTi、20SiMnVB处理同上,HRC56-626.条件: 要求足够耐磨性和硬度的蜗杆要求: 40Cr、42SiMn、45MnB 油淬,回火,HRC5-507.条件: 中载、要求高精度并与青铜蜗轮配合使用(热处理后再加工丝扣)之蜗杆要求: 35CrMo调质, HB255-303(850-870℃油淬,600-650回火)8.条件: 要求高硬度和最小变形的蜗杆要求: 38CrMoAlA、38CrAlA正火或调质后氮,硬度HV＞8509.条件: 汽车转向蜗杆要求: 35Cr 815℃氰化、200℃回火,渗层深度0.35-0.40mm,表面锉力硬度,机床丝杠汽车、拖拉机、配件矿山机械及其他零件热处理实例机床丝杠热处理实例一、工作条件以及材料与热处理要求1.条件: ≤级精度,受力不大,如各类机床传动丝杠要求: 45、45Mn2 一般丝杠可用正火,≥HB170;受力较大的丝杠,调质,HB250;方头,轴颈局部淬硬HRC422.条件: ≥7级精度,受力不大,轴颈方头等处均不需淬硬,如车床走刀丝杠要求: 45Mn易切削钢和45 热轧后σb=600-750N/mm^2,除应力后HB170-207,金相组织:片状珠光体+铁素体3.条件: 7-8级精度,受力较大,如各类大型镗床、立车、龙门铣和刨床等的走刀和传动丝杠要求: 40Cr、42MnVB、(65Mn)调质HB220-250,σb≥850N/mm^2;方头、轴颈局部淬硬HRC42,金相组织：均匀索氏体4.条件: 8级精度,中等负荷,要求耐磨,如平面磨床,砂轮架升降丝杠与滚动螺线啮合要求: 40Cr、42MnVB 调质HB250,中频表淬HRC54,, 调质后基体组织:均匀索氏体+细状珠光体5.条件: ≥6级精度,要求具有一定耐磨性,尺寸稳定性,较高强度和较好的切削加工性,如丝杠车床,齿轮机床、坐标镗床等的丝杠要求: T10、T10A、T12、T12A球化退火,HB163-193,球化等级3-5级,网状碳化物≤3级,调质HB201-229,金相组织;细粒状珠光体6.条件: ≥6级精度,要求抗腐蚀、较高的抗疲劳性和尺寸稳定性.如样板镗床或其他特种机床精密丝杠.要求: 38CrMoAlA 调质HB280,渗氮HV850,调质后基体组织,均匀的索氏体,渗氮前表面应无脱碳层7.条件: ≥6级精度,要求耐耐磨、尺寸稳定,但负荷不大,如螺纹磨床、齿轮磨床等高精度传动丝杠(硬丝杠)要求: 9Mn2V(直径≤60mm)、CrWMn(直径＞60mm),球化退火后,球状珠光体1.5-4级,网状碳化物≤3级,硬度≤HB227,淬火硬度 HRC56+0.5,金相组织,回火马氏体无残余奥氏体存在8.条件: ≥6级精度,受点负荷的,如螺纹或齿轮磨床、各类数控机床的滚珠丝杠要求: GCr15(直径≤70mm0)、GCr15SiMn(直径＞80mm)球化退火后,球状珠光体1.5-4级,网状碳化物≤3级,HRC60-62,金相组织;回火马氏体二、备注:1.丝杠的选材与处理;(1)丝杠的主要损坏形式,一般丝杠(≤7级精度)为弯曲及磨损;≥6级精度丝杠为磨损及精度丧失或螺距尺寸变化(2)丝杠材料应具有足够的力学性能,优良的加工性能,不易产生磨裂,能得到低的表面粗糙度和低的加工残余内应力,热处理后具有较高硬度, 最少淬火变形和残余奥氏体常用于不要求整体热处理至高硬度的材料,有45、40Mn、40Cr、T10、T10A、T12A、T12等.淬硬丝杠材料, 有GCr15、9Mn2V、CrWMn、GCr15、SiMn、38CrMOAlA等(3)热处理: 一般丝杠:正火(45钢)或退火(40Cr),除应力处理和低温时效,调质和轴颈、方头高频淬火与回火精密不淬硬丝杠: 除应力处理低温时效,球化退火,调质球化,如遇原始组织不良等,还需先经900℃(T10、T10A)-950℃(T12、T12A)正火处理后再球化退火,或直接调质球化精密淬硬丝杠: 退火或高温正火后退火,除应力处理,淬火和低温时效2.考虑热加工工艺性,丝杠结构设计注意事项:(1)结构尽可能简单,避免各中沟槽、突变的台阶、锐角等,尤其是氮化丝杠更应避免一切棱角(2)丝杠一端应留空刀槽.凸起台阶或吊装螺钉孔,便于冷热加工中吊挂用(3)不应有较大的凸阶,以免除局部镦粗的锻造工序.3.滚珠丝杠副的材料与热处理:(1)材料选用;滚珠丝杠;L≤2m、Φ40-80mm变形小、耐磨性高的6-8级丝杠用CrWMn整体淬火汽车、拖拉机、配件热处理实例一、工作条件以及材料与热处理要求1.条件; 推土机用销套: 承受重载、大冲击和严重磨损要求: 20Mn、25MbTiB 渗碳,二次淬火,低温回火,HRC59,渗碳层深2.6-3.8mm2.条件: 推土机履带板: 承受重载、大冲击和严重磨损要求: 40Mn2Si 调质,履带齿中频淬火或整体淬火,中频回火,距齿顶淬硬层深30mm3.条件: 推土机链轨节承受重载、大冲击和严重磨损要求: 50Mn、40MnVB 工作面中频淬火,回火,淬硬层深6-10.4mm4.条件: 推土机支承轮要求: 55SiMn、45MnB 滚动面中频淬火,回火,淬硬层深6.2-9.1mm5.条件: 推土机驱动轮要求: 45SiMn 轮齿中频淬火,淬硬层深7.5mm6.条件: 活塞销: 受冲击性的交变弯曲剪切应力、磨损大.主要是磨损、断裂要求: 20Cr 渗碳,淬火,低温回火,HRC59(双面)7.条件: 刮板弹簧转子发动机用,要求在高温下保持弹抗疲劳性能要求: 718耐热合金1050℃固溶处理,冷变形,690℃真空时效,8h (或620℃下8小时,500℃下松驰8小时)8.条件: 受冲击性迅速变化着的拉应力和装配时的预应力作用,在发动机运转中,连杆螺栓折断会引起严重事故,要求有足够的强度、冲击韧性和杭疲劳能力要求: 40Cr调质,HRC31,不允许有块状铁素体:下料→锻造→退火或正火→加工→调质(回火水冷防止第二类火脆性→加工→装配二、备注1.＜Φ50mm、耐磨性高、承受较大压力的6-8级,丝杠用GCr15整体或中频淬火2.＞Φ50mm、耐磨性高、6-8级丝杠用GCr15SiMn整体或中频淬火3.≤Φ40mm、L≤2mm、变形小、耐磨性高的6-8级丝杠用9Mn2V、整淬,冰冷处理.4.有防蚀要求特殊用途的丝杠用9Cr18,中频加热表面淬火. 矿山机械及其他零件、工作条件以及材料与热处理要求1.条件: 牙轮钻头主要是磨坏要求: 20CrMo渗碳,淬火,低温回火,HRC612.条件: 输煤机溜槽(原用16Mn钢板,未处理,仅用3-6个月)要求: 16Mn钢板中频淬火(寿命可提高一倍)3.条件: 铁锹(原用低碳钢固体渗碳淬火,回火,质量很差)要求: 低碳钢淬火,低温回火,得低碳马氏体,质量大大提高4.条件: 石油钻井提升系统用吊环(原用35钢)、吊卡(原用40CrNi或 35CrMo) 正火或调质,质量差,笨重.要求: 20SiMn2MoVA淬火,低温回火,得低碳马氏体,质量大大提高5.条件: 石油射孔枪承受火药爆炸大能量高温瞬间冲击,类似于枪炮.主要是过量塑性变形引起开裂要求: 20SiMn2MoVA淬火,低温回火,得低碳马氏体,σb=1610N/mm^2, αk=80N.m/mm^26.条件: 煤矿用圆环牵引链,要求高抗拉强度和抗疲劳,主要是疲劳断裂及加工时冷弯开裂.要求: 20MnV、25Mn2V 弯曲后闪光对焊,正火,880℃淬火,250℃回火获得代碳马氏体,预变形强化.σb≥850N/mm^2,σs≥650N/mm^2,αk≥100N.m/mm^27.条件: 凿岩机钎尾受高频冲击与矿石摩擦严重,要求多冲杭力大,耐疲劳,主要是断裂与凹陷要求: 30SiMnMoV、32SiMnMoV HRC56,渗碳淬火→650℃回火,二次加热260-280℃等温淬火→螺纺部分滚压强化8.条件: 凿岩机钎杆受高频冲击与矿石摩擦严重,要求多冲抗力大, 耐疲劳和磨损,主要是折断与磨损要求: 30SiMnMoV HRC59,900-920℃下用’603’液体渗碳2h, 至880℃空冷25-30s,油冷,230回火3h9.条件: 中压叶片油泵定子要求槽口耐磨和抗弯曲性能好.主要是槽口磨损、折断要求: 38CrMoAl 渗氮,HV900 调质→粗车→去应力→精车→渗氮10.条件: 机床导轨要求轨面耐磨和保持高精度.主要是磨损和精度丧失要求: HT200 HT300 表面电接触加热淬火,HRC5611.条件: 化工用阀门、管件等腐蚀大的零件,要求抗腐蚀性高要求: 普通碳素钢渗硅12.条件: 锅炉排污阀主要是锈蚀,要求抗腐蚀性好要求; 45 渗硼13.条件:(1)1t蒸汽锤杆sus660 cr4wmov 4cr17mo 1.4122 1.4122特殊钢材Φ120,L=2345mm 10t模锻锤锤杆(2)受较剧烈多次冲击和疲劳应力.主要是疲劳断裂要求; (1)45Cr 850℃淬火,10％盐冷,450℃回火,HRC45(2)35CrMo 860-870℃水淬,450-480℃回火,HRC4014.条件: 电耙耙斗、电铲铲斗的齿部:冲击大、摩擦严重.主要是磨坯.要求; ZGMn13 水韧处理,HB180-220(工作时在冲击和压力下HB450-550)15.条件: Φ840及Φ650mm的矿车轮要求: ZG55、ZGCrMnSi HB280-330二、备注:1.L≤1m、变形小、耐磨性高的6-7级丝杠用20CrMoA,渗碳,淬火2.L≤2.5mm、变形小、耐磨性高、6-7级丝杠用40CrMoA,高频或中频淬火.3.7-8级的丝杠用55、50Mn,高频淬火.4.L≤2.5mm、变形小、耐磨性高、5-6级精度的丝杠,38CrMoAlA或 38CrWVAl,氮化.5.螺母 GCr15、CrWMn、9CrSi,也有用18CrMn Ti 12CrNiA等渗碳钢的6.硬度要求推荐HRC60±2,螺母取上限,当丝杠L≥1.5<,或精度为 5、6级时,硬度可低一些,但须≥HRC567.采用表面热处理的淬透层深度,磨削后,应为:中频处理 9CRSI 45crnimova。
曲轴常用材料
曲轴常用材料曲轴是发动机的重要组成部分，用于转化活塞运动为旋转运动。
常见曲轴的材料有铸铁、铸钢、锻钢和铝合金等。
下面将对这些常用材料进行详细介绍。
1. 铸铁铸铁是一种常用的曲轴材料，具有较好的耐磨性和耐腐蚀性能。
它可以分为灰口铸铁和球墨铸铁两种。
灰口铸铁的强度相对较低，但耐磨性较好，适合低速和低负荷的应用。
球墨铸铁具有较高的强度和韧性，适合应对高速和高负荷的工作环境。
2. 铸钢铸钢是由碳钢或合金钢通过铸造和热处理而制成的曲轴材料，具有较好的机械性能和耐磨性。
铸钢相对于铸铁而言，其强度和硬度更高，耐磨性能更好，适合高速和高负荷的工作环境。
然而，铸钢材料也较为昂贵，制造成本较高。
3. 锻钢锻钢是将钢锭加热至高温后进行锤击或挤压而成的曲轴材料。
锻钢具有较好的机械性能、抗疲劳性和耐磨性，适用于高速和高负荷的工作环境。
锻钢材料的结构均匀，具有很高的疲劳强度和强度，但制造难度较大，成本相对较高。
4. 铝合金铝合金曲轴是近年来出现的新型材料，在汽车发动机中得到广泛应用。
铝合金曲轴具有较低的密度和较高的强度，可以降低发动机的整体重量，提高燃油经济性。
然而，铝合金的耐磨性和耐腐蚀性较差，容易产生疲劳裂纹，因此在设计和制造过程中需要更加严格的控制。
在选择曲轴材料时，需要综合考虑以下几个因素：1. 强度和耐磨性：曲轴需承受发动机的大功率和高速运转，材料应具备足够的强度和耐磨性，以确保曲轴的安全可靠工作。
2. 密度和重量：曲轴的质量直接影响发动机的整体质量。
选择密度较低的材料可以降低曲轴本身的重量，提高发动机的燃油经济性。
3. 加工性能：材料应具备良好的加工性能，以便进行复杂的曲轴加工和制造工艺。
4. 成本和可用性：曲轴材料的成本和可用性对整个发动机的生产成本和供应链有着重要影响，应该在选择时进行综合考虑。
总而言之，曲轴常用材料包括铸铁、铸钢、锻钢和铝合金，每种材料在不同的工作环境下都有其适用性和局限性。
在选择材料时，需要综合考虑曲轴的工作条件、性能要求、成本等多个因素，以确保曲轴的可靠性和经济性。
平键连接轴和齿轮.ppt
组 员：
郑凯悦
201021010133
郭鹏伟
现有一平键连接的齿轮和轴
问题:
• 1. 试为齿轮与轴选择合适的材料和热处理方 法
• 2. 分析平键的受力，如何校核键的强度
1. 齿轮材料及热处理 2. 轴的材料及热处理
3. 连接的材料选择及处理 4. 平键的受力分析，强度校核
一. 齿轮
1. 定义 ：
e.表面氮化
渗氮是一种化学热处理。渗氮后不再进行其他热处理， 齿面硬度可达60～62HRC。因氮化处理温度低，齿的变形 小，因此适用于难以磨齿的场合(例如内齿轮)。氮化层一般 不厚且较脆，故不宜用于有冲击的场合。常用的渗氮钢为 38CrMoAlA。
二. 轴
1.定义
: 轴(shaft)是穿在轴承中间或车轮中间或
接）。除非有严重过载，一般不会出现键的剪断。
– 设载荷为均匀分布，由图10-38可得平键联接的挤压强度条 件
4T
p dhl p
(10 27)
表10-9：
课程简介：
➢ 过程装备主要是指过程工业生产工艺过程中所涉 及的典型装置和设备，是实现过程工业生产的硬 件设施。
➢ 从生产工艺的整体性考虑，一般称为装置，如合 成氨装置；从局部或具体的情况考虑时，一般称 为设备，如塔设备。
合金钢具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比较 敏感，且价格较贵，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。如20Cr、 20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳处理后可提高耐磨性；20CrMoV、 38CrMoAl等合金钢，有良好的高温机械性能，常用于在高温、高速和重 载条件下工作的轴。
注意：
平键连接的受力情况
3.平键连接的强度校核
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轴的常用材料及热处理
二、轴的常用材料热处理
如 45 钢 ， 经 正 火 、 调质及部分表面淬 火等热处理，
一般轴类零件 常用中碳钢， 得到所要求的强度、 韧性和硬度。
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轴的常用材料及热处理
对中等精度而 转速较高的轴 类零件，
一般选用合金 钢 （ 如 40Cr 等），
轴的常用材料及热处理
轴的常用材料及热处理
一、轴的性能要求
二、轴的常用材料热处理
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轴的常用材料及热处理
一、轴的性能要求
好的综合 力 学 性 能 （强度和塑 性、韧性良 好配合）以 防止断裂。
高的疲劳 强度
轴颈、花键等处 较高硬度与耐磨 性
Produced by Мis具有较高 的综合力学性 能。
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轴的常用材料及热处理
对在高转速、重 载荷等条件下工 作的轴类零件，
可选用20CrMnTi 、 20Mn2B、20Cr等低 碳合金钢
经 渗碳 淬火处 理后 ， 具有很高的表面硬度， 心 部则 获得较 高的 强 度和韧性。
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