齿轮材料加工工艺及变形探讨
齿轮材料及加工工艺
齿轮材料及加工工艺 齿轮 由20CrMo钢材料经渗碳淬火后硬化而成。 内部硬度 齿轮 低,能承受较大的接触应力和弯曲应力,淬火后变形小。 优势。 它广泛用于制造 齿轮S为 齿轮汽车和高精度机床。 |
针对目前的情况,本实验采用20CrMo钢作为实验材料进行模拟实验。
工艺路线为:热处理(渗碳淬火)、热轧(保温)冷齿粗加工(滚齿、插齿)。 具体工艺如下:20CrMo齿轮经预加工、滚齿后,渗碳,高频感应加热至AC3(875)奥氏体化温度,快速油冷至150-250,热油精密,挤压轮塑性变形齿面至最终尺寸,轧辊结束。 当工件仍处于奥氏体状态时,取出工件并迅速冷却,在齿面形成硬质马氏体组织。
首先,推导出齿角与啮合位置的关系。
滚模与工件齿轮设置为标准安装,轮齿在滚模齿的带动下逆时针旋转。 图中齿的虚线位置设为中立位置,齿偏离该位置时产生偏角j1。
在中立位置 j1 = 0 时,当齿相对于中立位置逆时针偏转时 j1 为正值,顺时针偏转时为负值。
左侧啮合点的情况类似。
可以写出各个位置参数之间的关系
Right flank: j1=j1/20-j1(1)
Left flank: j1=i1-0-j1/2(2)
其中 j1=arccos(rb1/rj1)(3)
J1=s1/r1-2(invj1-inv0)(4)
Further derivation jj1=j1-j1/2(5)
xj1=rj1cos(j1/2)
-r2F-(tf/2)2(6)
根据齿转角的取值范围,由上式可知,j1与jj1和rj1的关系是唯一确定的。
用同样的方法,也可以得到左齿面上i1与ii1、ri1的关系。 事实上,i1=j1。 因此,只要给定j1,就完全确定了工件齿在左右啮合线上的啮合点i和j的位置。 另外,滚模齿上j点的啮合圆半径rj2=rb22j22 (7) 其中rb2为滚模齿的基圆半径;
J2 是滚压模具齿上 j 点的曲率半径。
因此,可以通过公式确定j点在滚模齿上的位置,得到对应的jj2、xj2、j2等位置参数。
根据赫兹弹性接触变形理论,啮合点处的弹性变形量je=115FfBE(10) 工件齿面在接触点处的塑性变形量Sp可用滑移线场理论计算。 Sp103=jFjkB2bjFjkBcj(11) 其中 是啮合点 j 处两个齿面的组合曲率半径。
那么齿上j点的总变形量j可表示为下式 j=jjijeSp2 (12) 其中2为滚模齿面j点的弹性变形量,计算方法和工件齿的弹性变形量相同; 滚压模具与工件齿轮之间存在内部传动链,在等中心距压制方式下,法向总变形量j=S0为定值,其中S0为沿啮合线方向的挤压.
以汽车工业和精密机床中广泛使用的20CrMo渗碳齿轮为例,提出了一种将热处理、精轧、淬火相结合的细轧辊变形热处理工艺,将热处理、精轧、淬火三道工序合为一体,建立轧辊。 利用挤压过程中齿的双面啮合力模型推导出滚压模与工件的弹性弯曲变形、弹性接触变形和齿总变形的计算公式。
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