杨超杰
浙江川日机械有限公司?325200
摘要:机械齿轮零件是重要的机械基础件,其实际应用十分广泛。齿轮的材料种类很多,其中目前应用最为广泛的主要是具有圆柱齿轮、锥齿轮和弧形蜗轮以及蜗杆传动几种,其选用材料的正确选择直接就会影响到各齿轮的实际使用性能、工艺性能和其它经济实用性能。因而如何选择适当的齿轮材料,是一项十分重要的设计工作。
关键词：齿轮传动；材料选择；注意事项
1齿轮传动和选用原则
满足各种使用性能要求,如对传动机械结构件的尺寸、重量、功率、速度、传动性价比、寿命、可靠性的具体要求等。对以上技术要求还应作全面的、深入的统计分析,满足主要的技术要求,兼顾其他,同时考虑各种工艺生产条件,如齿轮制造厂的生产工艺水平、设备制造条件、生产工具数量等,同时考虑生产合理性、先进性和生产经济性等。
２齿轮传动设计的注意事项
２．１齿轮传动的功能分类与适用条件
齿轮有着非常多种类错综复杂的工作环境，而根据不同的环境可以把齿轮分成三个种类：闭式传动齿轮、半开式传动齿轮、开式传动齿轮。其中，闭式传动齿轮多位于一种封闭的齿轮箱中，其工作性质较为稳定，使用时间较长，因此需要齿轮满足韧性和刚度的要求。而在半开式齿轮中，传动的一部分会泡在机器内的齿轮油中，另一部分则裸露在外，这时候的齿轮传动设计，就需要考虑齿轮在杂质进入齿轮油后的耐磨损问题。开式传动齿轮跟前两者都不同，其既没有封闭的齿轮箱作为保护，也没有齿轮油作为润滑剂，因此需要格外注意磨损问题，而且开式传动因传动速度较慢，因此比较适合物流输送时的使用。
２．２齿轮设计过程的经济性考虑
齿轮不仅应该考虑传动装置内的各种适用条件，还需要着重考虑齿轮材料选择的成本问题，因为齿轮在机器内的应用场景非常的广，需要极多的成本消耗，因此考虑齿轮制造的材料经济性，在不改变机器使用安全性和可用性的前提下，对提高企业的经济效益也是有很大的帮助。
3齿轮材料的选择原则:
齿轮传动相关材料的常用材质规格种类很多,在我们进行材料选择时我们对其所需要进行考虑的材质影响使用因素也很多,下述几点因素可供您在进行选择各种齿轮材料时进行分析参考:
1、齿轮传动的材质必须能够完全符合国家机械使用安全条件的有关规定和要求。
2、同时还要仔细考虑齿坯成型加工的均匀性和尺寸，齿坯成型加工工艺的操作方法，齿坯的热处理工艺等。齿轮坯件及齿轮坯成形制造机的制备和操作过程。不同尺寸的优质大齿轮一般需要大量优质钢材来制造大齿轮的毛坯。可以考虑直接选用优质不锈钢、铸钢或其他优质铸铁，可作为优质铸造大型齿轮的主要材料。中等或中等以下尺寸的齿轮毛坯，对加工精度要求较高，往往需要选择其他铸钢或锻造钢材做毛坯，可直接用其他锻钢锻造毛坯生产。尺寸较小且对质量要求不高，机台还可以考虑选用大圆柱体或钢板材料作为齿轮加工毛坯。
3材料的选择方法
1.根据齿轮的失效形式来选择
一.齿轮折断；轮齿折断通常有两种情况：一种是由于多次重复的弯曲应力和应力集中造成的疲劳折断；另一种是由于突然产生严重过载或冲击载荷作用引起的过载折断。二.齿面点蚀：轮齿工作时，前面啮合处在交变接触应力的多次反复作用下，在靠近节线的齿面上会产生若干小裂纹。三.齿面胶合；在高速重载的齿轮传动中，齿面问的压力大、温升高、润滑效果差，当瞬时温度过高时，将使两齿面局部熔融、金属相互粘连，当两齿面做相对运动时，粘住的地方被撕破，从而在齿面上沿着滑动方向形成带状或大面积的伤痕。四.齿面磨损；轮齿啮合时，由于相对滑动，特别是外界硬质微粒进入啮合工作面之间时，会导致轮齿表面磨损。齿面逐渐磨损后，齿面将失去正确的齿形，严重时导致轮齿过薄而折断，齿面磨损是开式齿轮传动的主要失效形式。五.齿面塑性变形。硬度较低的软齿面齿轮，在低速重载时，由于齿面压力过大，在摩擦力作用下，齿面金属产生塑性流动而失去原来的齿形。提高齿面硬度和采用黏度较高的润滑油，均有助于防止或减轻齿面塑性变形。
2.根据齿轮的承载能力来选择
承载能力大小取决于齿轮载荷的要求大小,载荷的要求大小直接就会影响传动齿轮的正常使用寿命,载荷越大越好.承载要求越高，齿轮的承载强度就要高,所选用的材料要求越高,载荷越小,对所用材料质量的要求就越低。
3.根据不同齿轮的实际工作运动条件不同来进行选择。对于一般比较简单的小模数高速渗碳传动齿轮,只要严格保证芯部有足够的运动韧性,采用优质低碳不锈钢就完全可以了,但对一些受力较大的渗碳齿轮,除了严格要求芯部有保证足够的使用韧性外,还要求有足够的强度。此外渗碳固化速度快,渗碳层均匀,渗碳淬火后零件变形小等诸多优点,这对用于制造各种形状复杂,要求较高、变形小的大型齿轮等零件来说也都是十分有利的。
综上所述,由于不同齿轮的传动承载作用范围广,工作条件环境复杂,应根据不同的齿轮工作条件环境使用要求不同来正确选择不同齿轮的选用材料,同时再采用适用的强化手段。在正确选择所用齿轮机械材料时,必须深入了解当前我国齿轮工业经济发展总体形式,结合分析我国自然资源和工业生产环境条件,从我国实际情况出发,全面深入考虑齿轮机械传动性能、工艺性能和使用经济性等各个方面的相关问题,只有合理进行选材选料才能有效保证我国齿轮产品质量、降低齿轮产品成本,从而有效提高市场竞争力。
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