典型零件的选材与工艺路线分析..
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功能：输出内燃机功率，并驱动内燃机内其他运动机构。 工作条件：承受弯曲、扭转、剪切、拉压、冲击等交变应力的复杂作用， 应力分布很不均匀；另外，曲轴颈与轴承发生滑动摩擦。 性能要求：高强度，足够的冲击韧性、弯曲、扭转疲劳强度和刚度， 轴颈高硬度和耐磨性。
选材：锻钢曲轴主要由优质中碳钢和中碳合金钢制造， 如35、40、40Cr，35CrMo钢等
工艺路线为：
下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轮齿高频淬火及回火→精磨
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1齿轮选材
单元34- 3
冲击载荷小的低速齿轮也可采用HT250、HT350、QT600－2等铸铁制造。 机床齿轮除选用金属齿轮外，有的还可改用塑料齿轮。 聚甲醛（或单体浇铸尼龙），工作时传动平稳，噪声减少， 长期使用无损坏，且磨损很小
二、齿轮的失效形式 1.疲劳断裂 常常一齿断裂引起数齿甚至所有齿的断裂。 2.齿面磨损 由于齿面接触区摩擦，使齿厚变小， 3. 齿面接触疲劳破坏
在交变接触应力作用下，齿面产生微裂纹，微裂纹的发展，引起点状剥落
4. 过载断裂
是冲击载荷过大造成的断齿
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1齿轮选材
单元34- 2
四、轴类件的选材 一般用经锻造或轧制的低、中碳钢或合金钢制造。
一般轴类零件，可选优质碳结构钢：35、40、45、50钢等，其中45钢最常用。 当载荷较大并要求限制轴的外形、尺寸和重量，或轴颈的耐磨性等要求高时 采用合金钢 ：20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、40MnB等。 还可以采用球墨铸铁和高强度灰铸铁作为轴的材料，特别是曲轴的材料
三、齿轮材料的性能要求
1.高的弯曲疲劳强度； 2. 高的接触疲劳强度和耐磨性；
3. 较高强度和冲击韧性。
还要求有较好的热处理工艺性能，例如热处理变形小，或变形有一定规律等。
四、典型齿轮选材举例
1.机床齿轮
机床变速箱齿轮担负传递动力，改变运动速度和方向的任务。 工作条件较好，转速中等，载荷不大，工作平稳无强烈冲击。 一般可选中碳钢制造，为了提高淬透性，也可选用中碳合金钢。
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1齿轮选材
单元34- 4
工艺路线：下料→锻造→正火→切削加工→渗碳→、淬火 及低温回火→喷丸→磨削加工 正火—可消除锻造应力，均匀组织，改善切削加工性， 改善齿轮表面加工质量。
渗碳、淬火及低温回火—得到表面高硬度、高耐磨性和接触疲劳抗力。 由于合金元素提高淬透性，淬火、回火后可 使心部获得较高的强度和足够的冲击韧性。
二、轴类零件的失效方式
（1）长期交变载荷下的疲劳断裂（包括扭转疲劳和弯曲疲劳断裂）。 （2）大载荷或冲击载荷作用引起的过量变形甚至断裂。 （3）与其他零件相对运动时产生的表面过度磨损等。
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1轴类件选材
单元35- 2
三、轴类零件的性能要求
（1）良好的综合机械性能：足够的强度，塑性和一定的韧性。 （2）高的疲劳强度，对应集中敏感性低，以防疲劳断裂； （3）足够的淬透性，热处理后表面要有高硬度、高耐磨性，以防磨损失效; （4）良好的切削加工性能，价格便宜。
喷丸—增大表层压应力，提高疲劳强度，并清除氧化皮。
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.2轴类件选材
单元35- 1
8.2 轴类件选材
轴是机器上的最重要零件之一，一切回转运动的零件， 如齿轮、凸轮等都装在轴上。所以，轴主要起传递运 动和转矩的作用。 一、轴类件的工作条件
（1）轴类零件工作时主要受交变弯曲和扭转应力的复合作用； （2）轴与轴上零件有相对运动，相互间存在摩擦和磨损； （3）轴在高速运转过程中会产生振动，使轴承受冲击载荷； （4）多数轴会承受一定的过载载荷。
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1轴类件选材
单元35- 3
五、典型轴的选材 1. 机床主轴选材
工作条件：主轴受交变弯曲和扭转复合应力作用，但载荷 和转速不高，冲击载荷也不大
性能要求：具有一般综合机械性能即可满足要求。但大端的 轴颈、锥孔与卡盘、顶尖之间有摩擦，这些部 位要求有较高的硬度和耐磨性。 选材：可选用45钢，热处理工艺为调质处理，硬度要求 为220HB－250HB；轴颈和锥孔进行表面淬火， 硬度要求为52HRC。
高温正火（950℃）是为了获得细珠光体基体的组织，以满足强度要求。 正火后的高温回火（560℃）是为了消除正火时产生的内应力。 轴颈气体渗氮（渗氮温度570℃）是在保证不改变组织及加工精度的 前提下提高轴颈表面硬度和耐磨性。
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1轴类件选材
单元35- 4
工艺路线：
锻造→正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火及低温回火→磨削加工。 如果这类机床主轴的载荷较大，可用40Cr钢制造。当承受较大的冲击 载荷和疲劳载荷时，则可采用合金渗碳钢制造，如20Cr或20CrMnTi等。
2. 内燃机曲轴选材
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1齿轮选材
单元34- 1
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析 8.1 齿轮选材 齿轮主要用于传递扭矩和调节速度， 一. 齿轮的工作条件
1.由于传递扭矩，齿根承受很大的变弯曲应力；
2.换挡、启动或啮合不均时，齿部承受一定冲击载荷；
3.齿面相互滚动或滑动接触，承受很大的接触压应力及摩擦力的作用。
2. 汽车齿轮
汽车齿轮功能—在变速箱中，通过它改变发动机、曲轴和主轴齿轮的速比； 在差速器中，齿轮增加扭矩，并调节左右轮的转速。全部 发动机动力均通过齿轮传给车轴，推动汽车运行。 工作条件—汽车齿轮受力较大，受冲击频繁，其耐磨性、疲劳强度、 心部强度以及冲击韧性等，均要求比机床齿轮高。 选材—用低碳钢进行渗碳处理来作重要齿轮。我国应用最多的 是合金渗碳钢20CrMnTi，
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1轴类件选材
单元35- 5
铸造曲轴主要由铸钢、球墨铸铁、珠光体可锻铸铁以及合金铸铁等制造，
如ZG45、QT600-Βιβλιοθήκη Baidu、Q700-2、KTZ450-5、KTZ500-4等。
如：175A型农用柴油机曲轴可选用QT700-2。 工艺路线：铸造→高温正火→高温回火→切削加工→轴颈气体渗氮
选材：锻钢曲轴主要由优质中碳钢和中碳合金钢制造， 如35、40、40Cr，35CrMo钢等
工艺路线为：
下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轮齿高频淬火及回火→精磨
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1齿轮选材
单元34- 3
冲击载荷小的低速齿轮也可采用HT250、HT350、QT600－2等铸铁制造。 机床齿轮除选用金属齿轮外，有的还可改用塑料齿轮。 聚甲醛（或单体浇铸尼龙），工作时传动平稳，噪声减少， 长期使用无损坏，且磨损很小
二、齿轮的失效形式 1.疲劳断裂 常常一齿断裂引起数齿甚至所有齿的断裂。 2.齿面磨损 由于齿面接触区摩擦，使齿厚变小， 3. 齿面接触疲劳破坏
在交变接触应力作用下，齿面产生微裂纹，微裂纹的发展，引起点状剥落
4. 过载断裂
是冲击载荷过大造成的断齿
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1齿轮选材
单元34- 2
四、轴类件的选材 一般用经锻造或轧制的低、中碳钢或合金钢制造。
一般轴类零件，可选优质碳结构钢：35、40、45、50钢等，其中45钢最常用。 当载荷较大并要求限制轴的外形、尺寸和重量，或轴颈的耐磨性等要求高时 采用合金钢 ：20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、40MnB等。 还可以采用球墨铸铁和高强度灰铸铁作为轴的材料，特别是曲轴的材料
三、齿轮材料的性能要求
1.高的弯曲疲劳强度； 2. 高的接触疲劳强度和耐磨性；
3. 较高强度和冲击韧性。
还要求有较好的热处理工艺性能，例如热处理变形小，或变形有一定规律等。
四、典型齿轮选材举例
1.机床齿轮
机床变速箱齿轮担负传递动力，改变运动速度和方向的任务。 工作条件较好，转速中等，载荷不大，工作平稳无强烈冲击。 一般可选中碳钢制造，为了提高淬透性，也可选用中碳合金钢。
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1齿轮选材
单元34- 4
工艺路线：下料→锻造→正火→切削加工→渗碳→、淬火 及低温回火→喷丸→磨削加工 正火—可消除锻造应力，均匀组织，改善切削加工性， 改善齿轮表面加工质量。
渗碳、淬火及低温回火—得到表面高硬度、高耐磨性和接触疲劳抗力。 由于合金元素提高淬透性，淬火、回火后可 使心部获得较高的强度和足够的冲击韧性。
二、轴类零件的失效方式
（1）长期交变载荷下的疲劳断裂（包括扭转疲劳和弯曲疲劳断裂）。 （2）大载荷或冲击载荷作用引起的过量变形甚至断裂。 （3）与其他零件相对运动时产生的表面过度磨损等。
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1轴类件选材
单元35- 2
三、轴类零件的性能要求
（1）良好的综合机械性能：足够的强度，塑性和一定的韧性。 （2）高的疲劳强度，对应集中敏感性低，以防疲劳断裂； （3）足够的淬透性，热处理后表面要有高硬度、高耐磨性，以防磨损失效; （4）良好的切削加工性能，价格便宜。
喷丸—增大表层压应力，提高疲劳强度，并清除氧化皮。
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.2轴类件选材
单元35- 1
8.2 轴类件选材
轴是机器上的最重要零件之一，一切回转运动的零件， 如齿轮、凸轮等都装在轴上。所以，轴主要起传递运 动和转矩的作用。 一、轴类件的工作条件
（1）轴类零件工作时主要受交变弯曲和扭转应力的复合作用； （2）轴与轴上零件有相对运动，相互间存在摩擦和磨损； （3）轴在高速运转过程中会产生振动，使轴承受冲击载荷； （4）多数轴会承受一定的过载载荷。
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1轴类件选材
单元35- 3
五、典型轴的选材 1. 机床主轴选材
工作条件：主轴受交变弯曲和扭转复合应力作用，但载荷 和转速不高，冲击载荷也不大
性能要求：具有一般综合机械性能即可满足要求。但大端的 轴颈、锥孔与卡盘、顶尖之间有摩擦，这些部 位要求有较高的硬度和耐磨性。 选材：可选用45钢，热处理工艺为调质处理，硬度要求 为220HB－250HB；轴颈和锥孔进行表面淬火， 硬度要求为52HRC。
高温正火（950℃）是为了获得细珠光体基体的组织，以满足强度要求。 正火后的高温回火（560℃）是为了消除正火时产生的内应力。 轴颈气体渗氮（渗氮温度570℃）是在保证不改变组织及加工精度的 前提下提高轴颈表面硬度和耐磨性。
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1轴类件选材
单元35- 4
工艺路线：
锻造→正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火及低温回火→磨削加工。 如果这类机床主轴的载荷较大，可用40Cr钢制造。当承受较大的冲击 载荷和疲劳载荷时，则可采用合金渗碳钢制造，如20Cr或20CrMnTi等。
2. 内燃机曲轴选材
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1齿轮选材
单元34- 1
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析 8.1 齿轮选材 齿轮主要用于传递扭矩和调节速度， 一. 齿轮的工作条件
1.由于传递扭矩，齿根承受很大的变弯曲应力；
2.换挡、启动或啮合不均时，齿部承受一定冲击载荷；
3.齿面相互滚动或滑动接触，承受很大的接触压应力及摩擦力的作用。
2. 汽车齿轮
汽车齿轮功能—在变速箱中，通过它改变发动机、曲轴和主轴齿轮的速比； 在差速器中，齿轮增加扭矩，并调节左右轮的转速。全部 发动机动力均通过齿轮传给车轴，推动汽车运行。 工作条件—汽车齿轮受力较大，受冲击频繁，其耐磨性、疲劳强度、 心部强度以及冲击韧性等，均要求比机床齿轮高。 选材—用低碳钢进行渗碳处理来作重要齿轮。我国应用最多的 是合金渗碳钢20CrMnTi，
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1轴类件选材
单元35- 5
铸造曲轴主要由铸钢、球墨铸铁、珠光体可锻铸铁以及合金铸铁等制造，
如ZG45、QT600-Βιβλιοθήκη Baidu、Q700-2、KTZ450-5、KTZ500-4等。
如：175A型农用柴油机曲轴可选用QT700-2。 工艺路线：铸造→高温正火→高温回火→切削加工→轴颈气体渗氮