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齿轮的制造材料和热处理过程对齿轮的承载能力和尺寸重量有很大的影响。20世纪50年代前,齿轮多用碳钢,60年代改用合金钢,而70年代多用表面硬化钢。按硬度 ,齿面可区分为软齿面和硬齿面两种。
软齿面的齿轮承载能力较低,但制造比较容易,跑合性好, 多用于传动尺寸和重量无严格限制,以及小量生产的一般机械中。因为配对的齿轮中,小轮负担较重,因此为使大小齿轮工作寿命大致相等,小轮齿面硬度一般要比大轮的高 。 硬齿面齿轮的承载能力高,它是在齿轮精切之后 ,再进行淬火、表面淬火或渗碳淬火处理,以提高硬度。但在热处理中,齿轮不可避免地会产生变形,因此在热处理之后须进行磨削、研磨或精切 ,以消除因变形产生的误差,提高齿轮的精度。
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换挡齿轮在某些机器(如汽车)有必要改变传动比,以适应任务。有几种方法实现这个目标。例如:手动变速箱自动变速器变速器齿轮这实际上是链轮结合一滚子链集线器齿轮 (也称为太阳或行星齿轮和行星齿轮)。
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齿轮材料:在机械设备中,齿轮常用材料有45号调质钢,40Cr调质钢等。45号钢,40Cr在调质后进行表面淬火可以在基本保持齿根弯曲疲劳强度的前提下很大程度地增加齿面疲劳强度,40Cr齿轮采用调质后表面淬火的热处理工艺可使齿面硬度达到45~55 HRC。20CrMnTi(渗炭后淬火)是比较好的齿轮材料,其强度极限(1200MPa)和屈服极限(1100MPa)是相对较高的,表面硬度可达58~62 HRC,在高速重载并且对机械尺寸和质量有较高要求的设备中的典型材料。
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