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由于大、小齒輪齒頂齒根的滑動(dòng)比和壓強(qiáng)比不同，齒輪副的硬度需要合理的搭配。表33給出了各類齒輪副的硬度選配方案。表34～表35給出了適用不同熱處理?xiàng)l件的各種齒輪用鋼。
表33 各類齒輪副的硬度選配方案
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齒面硬度 |
齒輪種類 |
熱處理 |
齒輪工作
齒面硬度差 |
工作齒面硬度舉例 |
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小齒輪 |
大齒輪 |
小齒輪 |
大齒輪 |
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軟齒面 |
直 齒 |
調(diào)質(zhì) |
正火 調(diào)質(zhì) |
(HBS1)min
－(HBS2)max≥(20～25)① |
262～293HBS
269～302HBS |
179～212HBS
201～229HBS |
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斜齒及
人字齒 |
調(diào)質(zhì) |
正火 調(diào)質(zhì) |
(HBS1)min－(HBS2)
max≥(40～50) |
241～269HBS
262～293HBS
269～302HBS |
163～192HBS
179～212HBS
201～229HBS |
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軟、硬齒面組合 |
斜齒及
人字齒 |
表面淬火 |
調(diào)質(zhì) |
齒面硬度差很大 |
45～50HRC |
269～302HBS
201～229HBS |
|
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調(diào)質(zhì) |
56～62HRC |
269～302HBS
201～229HBS |
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硬齒面 |
直齒、斜齒及人字齒 |
表面淬火 |
齒面硬度大致相同 |
45～50HRC |
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滲氮滲碳 |
滲碳 |
56～62HRC |
①HBSl和HBS2分別表示小齒輪和大齒輪的硬度
表34 調(diào)質(zhì)及表面淬火齒輪用鋼的選擇
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齒 輪 種 類 |
鋼號選擇 |
備 注 |
|
汽車、拖拉機(jī)及機(jī)床中的不重要齒輪 |
45 |
調(diào) 質(zhì) |
|
中速、中載車床變速箱、鉆床變速箱次要齒輪及高速、中載磨床砂輪齒輪 |
調(diào)質(zhì)+高頻淬火 |
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中速、中載較大截面機(jī)床齒輪 |
40Cr、42SiMn、35SiMn、45MnB |
調(diào) 質(zhì) |
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中速、中載并帶一定沖擊的機(jī)床變速箱齒輪及高速、重載并要求齒面硬度高的機(jī)床齒輪 |
調(diào)質(zhì)+高頻淬火 |
|
起重機(jī)械
運(yùn)輸機(jī)械
建筑機(jī)械
水泥機(jī)械
冶金機(jī)械
礦山機(jī)械
工程機(jī)械
石油機(jī)械
等設(shè)備中的低速重載大齒輪 |
一般載荷不大、截面尺寸也不大，要求不太高的齒輪 |
Ⅰ |
35、45、55 |
1.少數(shù)數(shù)直徑大、載荷小、轉(zhuǎn)速不高的末級傳動(dòng)大齒輪可采用SiMn鋼正火
2．根據(jù)齒輪截面尺寸大小及重要程度，分別選用各類鋼材(從I到v，淬透性逐漸提高)
3．根據(jù)設(shè)計(jì)，要求表面硬度大于40HRC者應(yīng)采用調(diào)質(zhì)十表面淬火 |
|
Ⅱ |
40Mn、50Mn2、40Cr、35SiMn、42SiMn |
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截面尺寸較大，承受較大載荷，要求比較高的齒輪 |
Ⅲ |
35CrMo、42CrMo40CrMnMo、35CrMnSi、40CrNi、40CrNiMo、45CrNiMoV |
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截面尺寸很大、承受載荷大、并要求有足夠韌性的重要齒輪 |
Ⅳ |
35CrNi2Mo、40CrNi2Mo |
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Ⅴ |
30CrNi3、34CrNi3Mo、37SiMn2MoV |
注：低速、重載大齒輪用鋼的I～Ⅴ類基本上按淬透性劃分，可參看第3章的表l5．3-6。
表35 滲碳齒輪用鋼的選擇
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齒 輪 種 類 |
選擇鋼號 |
|
汽車變速箱、分動(dòng)箱、起動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)橋的各類齒輪 |
20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo、25MnTiB、20MnVB、20CrMo |
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拖拉機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)裝置中的各類齒輪 |
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機(jī)床變速箱、龍門銑電動(dòng)機(jī)及立車等機(jī)械中的高速、重載、受沖擊的齒輪 |
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起重、運(yùn)輸、礦山、通用、化工、機(jī)車等機(jī)械的變速箱中的小齒輪 |
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化工、冶金、電站、鐵路、宇航、海運(yùn)等設(shè)備中的汽輪發(fā)電機(jī)、工業(yè)汽輪機(jī)、燃汽輪機(jī)、高速鼓風(fēng)機(jī)、透平壓縮機(jī)等的高速齒輪、要求長周期、安全可靠地運(yùn)行 |
12Cr2Ni4、20Cr2Ni4、20CrNi3、18Cr2Ni4W、20CrNi2Mo、20Cr2Mn2Mo、17CrNiMo6 |
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大型軋鋼機(jī)減速器齒輪、人字機(jī)座軸齒輪，大型皮帶運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)軸齒輪、錐齒輪、大型挖掘機(jī)傳動(dòng)箱主動(dòng)齒輪，井下采煤機(jī)傳動(dòng)齒輪，坦克齒輪等低速重載、并受沖擊載荷的傳動(dòng)齒輪 |
表36 滲氮齒輪用鋼的選擇
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齒 輪 種 類 |
性 能 要 求 |
選 擇 鋼 號 |
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一般齒輪 |
表面耐磨 |
20Cr、20CrMnTi、40Cr |
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在沖擊載荷下工作的齒輪 |
表面耐磨、心部韌性高 |
18CrNiWA、18Cr2Ni4WA、30CrNi3、35CrMo |
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在重載荷下工作的齒輪 |
表面耐磨、心部強(qiáng)度高 |
30CrMnSi、35CrMoV、25Cr2MoV、42CrMo |
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在重載荷及沖擊下工作的齒輪表面耐磨 |
表面耐磨、心部強(qiáng)度高、韌性高 |
30CrNiMoA、40CrNiMoA、30CrNi2Mo |
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精密耐磨齒輪 |
表面高硬度、變形小 |
38CrMoAlA、30CrMoAl |
為了保證齒輪承載能力，需要嚴(yán)格控制齒輪材料的機(jī)械性能，它包括化學(xué)成分和力學(xué)性能。表37給出了常見齒輪材料的機(jī)械性能。
表37 常見齒輪材料的機(jī)械性能
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鋼號 |
熱處理類型 |
截面尺寸mm |
機(jī)械性能 |
硬度
HB |
|
σb |
σs |
δ5 |
ψ |
αk |
|
Kgf/mm2 |
% |
Kgf/cm2 |
|
≥ |
|
45 |
正火
回火 |
≤100
>100～300
>300～500
>500～750 |
60
58
56
54 |
30
29
28
27 |
15
15
14
13 |
38
35
32
30 |
3
1. 5
2. 2.5
3. 2 |
170～217
162～217
162～217
156～217 |
|
調(diào)質(zhì) |
≤200 |
65 |
36 |
17 |
35 |
4 |
217～255 |
|
40Cr |
調(diào)質(zhì) |
≤100
>100～300
>300～500
>500～800 |
75
70
65
60 |
55
50
45
35 |
15
14
10
8 |
45
45
35
30 |
5
4
3
2 |
241～286
241～286
229～269
217～255
|
|
42CrMo |
調(diào)質(zhì) |
≤100
>100～300
>300～500
>500～700 |
85/95
76/85
72
70 |
62/76
54/60
50
42 |
15/12
13/11
12
11 |
45/40
42/36
38
35 |
6/4
5/3.5
4
3 |
480/380
370/320
300/241
260/212 |
|
40CrMnMo |
正火 |
≤100
>100～300
>300～500 |
70 |
45 |
14 |
35 |
3 |
269
241
212 |
|
調(diào)質(zhì) |
≤100
>100～300
>300～500
>500～700 |
90/115
85/100
80/90
75 |
75/90
65/80
58/70
50 |
16/11
15/10
14/10
12 |
45/35
42/32
40/30
3 |
5/3
5/2.5
4/2
3 |
460
370
340
300 |
|
20CrMnTi |
滲碳淬火回火 |
15 |
110 |
85 |
10 |
45 |
7 |
退火≤217 |
|
20CrNi2MoA |
淬火回火 |
30
100～300
>300～500
>500～700 |
120
105
95
90 |
105
85
75
70 |
15
14
13
12 |
50
45
40
35 |
8
7
6
5 |
460
370
330
300 |
|
40CrNi2MoA |
淬火回火 |
25 |
90 |
100 |
16 |
45 |
7 |
293~352 | | 
