齿轮常用的材料有锻钢、铸钢、铸铁,在某些情况下也选用工程塑料等非金属材料。
1.锻钢
锻钢具有强度高、韧性好、便于制造等特点,且可通过各种热处理方法来改善其某些力学性能,故大多数齿轮都用锻钢制造。齿轮按其齿面硬度不同可分为两类。
(1)软齿面齿轮
这类齿轮齿面硬度小于或等于350HBS。它常用优质中碳钢制成,并经调质或正火处理。一对齿轮中,由于小轮轮齿受载循环次数多于大轮轮齿,且小轮齿根较薄、弯曲强度较低。因此,选择材料及热处理时,应使小轮齿面硬度比大轮齿面硬度高20~50HBS。
软齿面齿轮加工工艺过程简单,常用于一般用途、中小功率、对尺寸和重量要求无严格控制的单件或批量生产的机械中。
(2)硬齿面齿轮
这类齿轮齿面硬度大于350HBS。它常用优质中碳钢或中碳合金钢制成,并经表面淬火处理。若用优质低碳钢或低碳合金钢制造,可经渗碳淬火处理。经热处理后,其齿面硬度一般为45~65HBS。
硬齿面齿轮需专用热处理设备和轮齿精加工设备,制造费用高,故常用于成批或大量生产的高速、重载或精密机械以及要求尺寸小、重量轻的传动中。
2.铸钢(www.daowen.com)
铸钢常用于不便锻造的大直径(大于400~600mm)齿轮。由于铸钢晶粒较粗,故用铸造方法制成铸钢齿坯后需进行正火处理。
上述几种钢的热处理中,调质后的齿轮可提高其机械强度和韧性;正火处理可以消除内应力、细化晶粒和改善切削性能;表面淬火和渗碳淬火,能提高轮齿的齿面硬度,使齿面接触强度高、耐磨性好,而芯部仍具有良好的韧性。
3.铸铁
灰铸铁有较好的减摩性和加工性能,且价格低廉,但其强度较低、抗冲击能力较差,故只适用于低速、轻载和无冲击的场合。铸铁齿轮对润滑要求较低,因此多用于开式传动中。
球墨铸铁的力学性能和抗冲击能力比灰铸铁高。高强度的球墨铸铁可以代替铸钢,铸造大直径的齿轮坯。
4.非金属材料
高速、轻载及精度要求不高的齿轮传动中,齿轮可用尼龙、夹布塑胶等非金属材料制作。齿轮常用材料见表6-4。
表6-4 齿轮常用材料
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