20CrMnTi螺旋锥齿轮加工工艺.docx

1、20CrMnTi螺旋锥齿轮加工工艺专业课程设计任务书学生姓名 班级：设计题目：装载机从动螺旋锥齿轮材料的选择及工艺设计设计内容：1、根据零件工作原理，服役条件，提出机械性能要求和技术要求。2、选材，并分析选材依据。3、制订零件加工工艺路线，分析各热加工工序的作用。4、制订热处理工艺卡，画出热处理工艺曲线，对各种热处理工艺进行分析，并分析所得到的组织，说明组织及性能的检测方法与使用的仪器设备。5、分析热处理过程中可能产生的缺陷及补救措施。6、分析零件在使用过程中可能出现的失效方式及修复措施。装载机从动螺旋锥齿轮材料的选择及工艺设计1前言装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设

2、工程的土石方施工机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。换装不同的辅助工作装置还可进行推土、起重和其他物料如木材的装卸作业。在道路、特别是在高等级公路施工中，装载机用于路基工程的填挖、沥青混合料和水泥混凝土料场的集料与装料等作业。此外还可进行推运土壤、刮平地面和牵引其他机械等作业。由于装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此它成为工程建设中土石方施工的主要机种之一。装载机的铲掘和装卸物料作业是通过其工作装置的运动来实现的。装载机工作装置由铲斗、动臂、连杆、摇臂和转斗油缸、动臂油缸等组成。整个工作装置铰接在车架上。铲斗通过连杆和

3、摇臂与转斗油缸铰接，用以装卸物料。动臂与车架、动臂油缸铰接，用以升降铲斗。铲斗的翻转和动臂的升降采用液压操纵。装载机作业时工作装置应能保证：当转斗油缸闭锁、动臂油缸举升或降落时，连杆机构使铲斗上下平动或接近平动，以免铲斗倾斜而撒落物料；当动臂处于任何位置、铲斗绕动臂铰点转动进行卸料时，铲斗倾斜角不小于45，卸料后动臂下降时又能使铲斗自动放平。目前国产装载机正在从低水平、低质量、低价位、满足功能型向高水平、高质量、中价位、经济实用型过渡。从仿制仿造向自主开发过渡，各主要厂家不断进行技术投入，采用不同的技术路线，在关键部件及系统上技术创新，摆脱目前产品设计雷同，无自己特色和优势的现状，从低水平的无

4、序竞争的怪圈中脱颖而出，成为装载机行业的领先者。齿轮在装载机工作过程中起着重要的作用，本文着重介绍装载机螺旋锥齿轮材料的选择以及其制作工艺。2从动螺旋锥齿轮的工作条件及性能要求2.1齿轮零件的工作条件齿轮在装载机工作过程中起着传递动力和改变速度的作用，啮合齿面间既有滚动、又有滑动，轮齿根部还受到脉动或交变弯曲的作用。在由此而引起的各种应力的作用下，齿轮将发生轮齿折断、齿面胶合、齿面疲劳及齿面磨损等失效情况。引起齿轮失效的主要应力有：摩擦力、接触应力和弯曲应力。根据齿轮失效的形式和原因，在选择齿轮材料及热处理方法是应从以下几个方面考虑：齿轮表面有足够的硬度。齿面存在实际上的凹凸不平，因而局部会产

5、生很大的压强，引起金属塑性变形或嵌入相对表面，导致金属直接接触和粘着，当啮合齿面相对滑动是，产生了摩擦力。齿面磨损就是由于相互摩擦的结果。减少这类磨损的关键是提高轮齿表面的塑变抗力，即提高齿面硬度。提高齿面硬度还可以改善齿面接触状态，从而提高齿面的抗疲劳能力。轮齿芯部要有足够的强度和韧性，以保证在变载或冲击载荷作用下，轮齿有足够的抗冲击能力。大小齿轮应有一定的硬度差，以提高其抗胶合能力。考虑材料加工性和经济性。2.2螺旋锥齿轮的性能要求螺旋锥齿轮是装载机的主要传动零件，主动螺旋锥齿轮是将汽车变速器传过来的动力传递给从动锥齿轮，从动锥齿轮再将动力传递给差速器。因此，零件结构上主动螺旋锥齿轮是齿轮

6、轴，一端是花键，与变速器动力输出轴相连，另一端是螺旋锥齿轮；从动锥齿轮是盘状齿轮，直径大于主动螺旋锥齿轮，起到减速作用，同时沿圆周均布一些螺栓孔，使从动锥齿轮通过螺栓固定在差速器壳上，将减速后的动力传递给差速器。从动锥齿轮既有高的传动速度，同时又传递较大的扭矩，而且在装载和刹车时承受冲击载荷。这类齿轮的主要失效方式有磨损、点蚀和断裂。故从动螺旋锥齿轮应满足如下性能要求：良好的力学性能；良好的渗碳淬火性能；良好的抗冲击性能；良好的心部硬度；良好的热变形性能。3材料的选择及技术要求目前国内重载螺旋锥齿轮用材大致有20CrMnTi、22CrMoH、20CrNiMoH、20CrNi3等。上述材料应用于

7、装载机螺旋锥齿轮，因为后三者均含有Mo、Ni等稀有贵金属元素、导致成本过高，并且20CrNiMoH、20CrNi3还存在热处理技术不易掌握的问题。而20CrMnTi工艺性能优良，广泛用于截面小于30mm承受高速、中等或重载及受冲击载荷和摩擦的重要渗碳零件，如汽车、拖拉机中的变速齿轮、凸轮、矿山机械使用的重载齿轮等，且材料成本相对低廉，符合上述螺旋锥齿轮对钢材的要求。故可选用20CrMnTi钢材制作螺旋锥齿轮。20CrMnTi的含碳量为0.20属于低碳钢，渗碳时保证了碳元素的正常渗入。淬火热处理后心部获得低碳马氏体， 以保证心部具有足够的塑性和韧性，抵抗冲击载荷。钢中合金元素为Cr1.5、Mn1.5、Ti清洗UBA-6002强渗900-9201.0-1.1250-2703扩散900-9200.7-0.8280-3204淬火保持840-86015-305清洗BCA-6006回火BTF-60020010200-240空气2喷丸喷丸机铁丸15mm.压力0.6-0.8Mpa.正反两面各20min3检查1硬度洛氏硬度计齿面硬度58-64HRC心部硬度33-48HRC2金相及层深碳化物6级 残余A6级渗层深度1.0-1.4mm3变形轴颈圆度0.1mm更改