金属热处理课程设计讲解Word文件下载.docx

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摘要------------------------------------------------------------------------------------1

1.引言---------------------------------------------------------------------------------1

2.设计简图-----------------------------------------------------------------------------1

2.1技术要求-------------------------------------------------------------------------1

3.失效形式及力学性能要求----------------------------------------------------------------------1

3.1受力及失效形式分析--------------------------------------------------------------1

3.2力学性能要求---------------------------------------------------------------------2

4.车床主轴箱齿轮的工作条件-----------------------------------------------------------2

5.车床主轴箱齿轮材料的性能及选择----------------------------------------------------2

6.车床主轴箱的齿轮的毛坯选择---------------------------------------------------------3

7.车床主轴箱的齿轮的加工工艺过程分析------------------------------------------------3

7.1基准的选择------------------------------------------------------------------------3

7.2提高精度需满足的要求------------------------------------------------------------4

7.3齿轮毛坯的加工-------------------------------------------------------------------4

7.4加工过程中应注意的问题----------------------------------------------------------4

7.5齿形及齿端加工-------------------------------------------------------------------4

7.6齿轮的齿端加工方式--------------------------------------------------------------5

8.车床主轴箱齿轮加工的热处理工艺----------------------------------------------------5

8.1热处理工艺路线-------------------------------------------------------------------5

8.1.1锻造-----------------------------------------------------------------------------5

8.1.2正火-----------------------------------------------------------------------------5

8.1.3机加工---------------------------------------------------------------------------6

8.1.4表面淬火+回火------------------------------------------------------------------6

9.润滑油种类的推荐和选择-------------------------------------------------------------7

10.结束语------------------------------------------------------------------------------7

11.参考文献----------------------------------------------------------------------------7

摘要：

通过对车床主轴箱齿轮的工作条件及失效形式进行分析，提出了对主轴箱齿轮的力学性能要求，同时依据选材要求合理地选择所使用的金属材料，据此制定合理的加工工艺及热处理工艺路线，以满足车床主轴箱齿轮的使用性能要求。

1.引言：

车床主轴箱是一种变速装置，通常将主动轴的一种转速变换为从动轴的一种或多种转速，这种转速的改变主要是通过一系列相互啮合的不同齿数的齿轮来实现的。

相互啮合的一对齿轮可以传递运动和动力，达到增速或减速的目的。

在变速传动中，各轴的轴线相对位置不变，齿轮各自绕其自身轴线转动，主动轮轮齿对与其啮合的从动轮轮齿施加推动力，从而带动从动轮转动。

2.设计简图

2.1技术要求

齿轮表面采用高频感应淬火

调质硬度:

200-250HB;

表面硬度：

45-50HRC;

淬硬层深度：

1-2mm 

;

3.失效形式及力学性能要求

3.1受力及失效形式分析

齿轮在工作过程中，由于轮齿受到外力的作用，会产生相应的应力。

该应力是由零逐渐增加到最大值，又由最大值逐渐减小到零，即应力随时间作周期性的变化，这种应力称为交变应力（也称循环应力）。

在交变应力作用下，虽然齿轮所承受的应力远远低于材料的屈服点（材料发生永久变形即塑性变形时对应的应力），但经过较长时间工作后有可能会产生疲劳裂纹导致断裂，这种观象称为疲劳，疲劳是导致齿轮失效甚至造成重大事故的主要原因。

齿轮在传动过程中，接触的两齿面会产生一定的相互滑动，发生滑动摩擦，导致齿面发生磨损。

磨损严重时，会加大齿侧间隙而引起传动不平稳和冲击，甚至会因齿厚被过度磨损，在受载时发生轮齿折断现象。

齿轮在传动过程中，由于换档、起动或啮合不良，轮齿可能会受到冲击载荷的作用，当冲击载荷较大时，有可能导致齿轮变形甚至断裂。

3.2力学性能要求

为了防止齿轮在工作过程中出现疲劳、磨损以及断裂，要求齿轮必须有较高的硬度及好的耐磨性，齿面具有高的疲劳强度，齿轮心部要有足够的强度和韧

度，即要求齿轮必须有较好的综合力学性能。

对于车床主轴箱齿轮来说，通常要求齿轮心部硬度达170一217HB，齿面硬度达45～50HRC。

4.车床主轴箱齿轮的工作条件 

车床主轴箱是一变速装置，通常将主动轴的一种转换为从动轴的一种或多种转速，而这种转速的改变主要是通过一系列相互啮合的不同齿数的齿轮来实现的。

因此主动齿轮会对与其啮合的从动轮轮齿施加推动力，从而带动从动轮的旋转。

所以齿轮会受到外力的影响，从而导致齿轮自身会产生相应的应力。

虽然齿轮所承受的应力远低于材料的屈服点，但长时间工作也有可能导致齿轮产生裂纹而断裂。

齿轮在转动过程中，接触面的齿面会产生滑动摩擦，从而磨损齿面而导致轮齿的断齿轮在传动过程中，会由于换挡、启动或啮合不良而使齿轮受到冲击载荷的作用，从而使齿轮变形甚至断裂。

以上均是齿轮的工作环境，为了能使齿轮在上述环境下能正常工作，就得要求齿轮的自身条件能符合上述条件。

5.车床主轴箱齿轮材料的性能及选择

首先分析一下车床主轴箱齿轮材料的力学性能要求；

为了满足齿轮的工作的条件，防止出现疲劳、磨损以及断裂等情况的出现，需要求齿轮必须有较高的硬度及好的耐磨性，齿面有较高的疲劳强度，齿轮心部要有足够的强度和韧度，通常情况下要求齿轮心部的硬度达170-217HB齿面硬度达45-50HRC。

根据对齿轮力学性能的要求，应从具有好的综合性能指标这个要素选材，工业生产中常用的金属材料主要是钢、铸铁及合金。

其中铸铁的含碳量较高，因此其硬度和耐磨性都较好。

但有一点，其塑性、韧性都较差，不过价格较便宜，对于一些低速、低冲击载荷条件下工作的齿轮可用铸铁；

若用钢材制作齿轮则需考虑钢的含碳量，低碳钢的含碳量小于等于0.25%，含碳量较低，因此塑性、韧性较好，强度、硬度较低，很容易变形，不适合做齿轮；

高碳钢的含碳量在0.60%~2.11%之间，含碳量较高，所以其强度、硬度及耐磨裂。

性都较好，但塑性、韧性差易断裂，也不适合做齿轮；

中碳钢的含碳量在0.25%~0.6%,位于低碳钢与高碳钢之间，其性能也同样位于两者之间，有较好的综合性能，因此中碳钢适合做齿轮。

并且其价格也比合金钢便宜，在工业上我们常用45钢或40Cr钢来制作齿轮。

6.车床主轴箱的齿轮的毛坯选择

齿轮的加工过程中毛坯的选择也至关重要，毛坯的选择正确与否，不仅影响零件的加工质量和使用性能，而且对零件的制造工艺过程、生产周期和成本也有很大的影响。

6.1毛坯的选择一定要满足以下原则：

6.1.1满足齿轮的使用要求，防止出现选用的毛坯的性能不符合齿轮的工作要求;

6.1.2降低生产成本，它包括本身的材料费用、消耗的燃料和动力费用、工资、设备的折旧费等;

6.1.3要结合具体的生产条件，也就是本企业的设备条件和技术水平。

生产中齿轮的毛坯类型通常是模锻件，这种模锻件的尺寸和精度都比较高，机械加工的余地较小，节省加工工时并且材料的利用率也较高，更重要的是这种材料的晶粒细小、组织致密，综合性能最符合齿轮的工作要求。

7.车床主轴箱的齿轮的加工工艺过程分析

7.1基准的选择 

对于齿轮加工基准的选择常因齿轮的结构形状不同而有所差异。

对于空心轴，则在中心内孔钻出后，用两端孔口的斜面定位；

孔径大时则采用锥堵。

顶点定位的精度高，且能做到基准重合、统一，对带孔齿轮的齿面加工时常采用以下定位、夹紧方式。

以内孔和端面定位，这种定位方式是以工件内孔定位，确定定位位置，再以端面作为轴向定位基准，并对着端面夹紧。

这样可使定位基准、设计基准、装配基准和测量基准重合，定位精度高，适合于批量生产。

7.2为了减少定位误差，提高齿轮加工精度，在加工时应满足以下要求：

7.2.2应选择基准重合、统一的定位方式；

7.2.3内孔定位时，配合间隙应尽可能减少；

7.2.4定位端面与定位孔或外圆应在一次装夹中加工出来，以保证垂直度要求。

7.3齿轮毛坯的加工

齿面加工前的齿轮毛坯加工，在整个齿轮加工过程中占有很重要的地位。

因为齿面加工和检测所用的基准必须在此阶段加工出来，同时齿坯加工所占工时的比例较大，无论从提高生产率，还是从保证齿轮的加工质量，都必须重视齿轮毛坯的加工。

在齿轮图样的技术部要求中，如果规定以分度圆选齿厚的减薄量来测定齿侧间隙时，应注意齿顶圆的精度要求，因为齿厚的检测是以齿顶圆为测量基准的。

齿顶圆精度太低，必然使测量出的齿厚无法正确反映出齿侧间隙的大小，所以在加工。

7.4过程中应注意以下问题：

7.4.1当以齿顶圆作为测量