按承载方式不同,轴分为心轴、传动轴和转轴三大类。心轴仅承受弯矩、不传递转矩,如自行车轮轴;传动轴主要传递转矩、不承受或承受很小的弯矩,如车床上的光杠;转轴既承受弯矩、又传递转矩,如机床的主轴、减速器中的齿轮轴等。
(1)机床主轴
机床主轴的质量好坏直接影响机床的精度和寿命。机床主轴属于中速、中载荷(承受交变的弯曲应力、扭转应力、有时受冲击载荷作用)。其毛坯采用45调质钢锻造,再调质热处理,可以提高主轴的强度、韧性、疲劳强度等综合机械性能。
(2)减速器轴
减速器的轴属于中高速、中重载荷(承受交变的弯曲应力、扭转应力、有时受冲击载荷作用)。中速、中载荷的一般选用45调质钢锻造;高速、中载荷的可以选用40Cr合金结构钢锻造,经调质热处理后,都可以提高主轴的强度、韧性、疲劳强度等综合机械性能;高速重载时可以选用20Cr、20CrMnTi渗碳钢锻造,再经渗碳、淬火再低温回火来满足耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性都较高的要求。
重型汽车发动机的曲轴,承受交变的弯曲应力、扭转应力、受冲击载荷的作用,因此对毛坯材料的综合机械性能要求较高。由于曲轴较大,用优质结构钢通过锻造成形比较困难,在满足强度安全的情况下,可以采用QT700-2球墨铸铁铸造而成。
齿轮、带轮、飞轮、联轴器、轴承盖、套环以及一些饼块件等均属盘套类零件。依其功能不同,选用的材料和毛坯也各不相同。
(1)圆柱齿轮
圆柱齿轮是机器中重要的传动件之一。齿轮啮合运转时,轮齿受到弯矩,有时还受到冲击作用,齿面受到接触应力和摩擦力的作用等。弯矩、冲击力可能使轮齿折断,接触应力及摩擦力将使齿面发生点蚀、磨损和胶合等破坏。因此,齿轮选材的基本要求是:轮齿具有足够的抗弯强度;齿面具有足够硬度和耐磨性;对承受冲击的齿轮,要求心部的韧性高。当齿轮的工作环境条件恶化时,上述要求还应提高。
齿轮的毛坯选择取决于齿轮的选材、结构形状、尺寸大小、使用条件及生产批量等。
综合上述对齿轮的要求,齿轮毛坯及其成形方法大体如下。(www.xing528.com)
1)要求传动精确、结构小巧的仪表齿轮,大量生产时可以用黄铜板料精冲而成,或用铝合金压铸制成。
2)对于钢制齿轮,如果尺寸较小且性能要求不高时,可直接采用热轧棒料,除此以外,一般都采用锻造毛坯。生产批量较小或尺寸较大的齿轮采用自由锻造;生产批量较大的中小尺寸的齿轮采用模锻。
3)重要机械上的齿轮,例如,切削机床上的主轴箱内的直齿圆柱齿轮,对传动精度、传递功率和结构紧凑性等都有较高的要求,常用20Cr、20CrMnTi等合金渗碳钢制造。单件(配件)生产直径较小的齿轮,可直接以圆钢为毛坯,经切削加工制成;如果大量生产可用热轧制坯。
4)对于直径比较大,结构比较复杂的不便于锻造的齿轮,采用铸钢毛坯或焊接组合毛坯。
5)高速、轻载的普通小齿轮,为减少噪声,也可用非金属材料,如尼龙等制造。此外,有些齿轮用粉末冶金,经精密模锻制成。
(2)带轮
带轮是通过中间挠性件(各种带)来传递运动和动力的,一般载荷比较平稳。因此,对于中小带轮多采用HT150制造,故其毛坯一般采用砂型铸造,生产批量较小时用手工造型;生产批量较大时可用机器造型;对于结构尺寸很大的带轮,为减轻重量可采用钢板焊接毛坯。
(3)减速器的端盖
减速器的端盖主要用于密封减速器,限制轴的轴向运动,避免灰尘、水进入减速器箱体内,同时也防止减速器内润滑油往外泄漏。减速器的轴向力并不很大,端盖内部呈腔形,与箱壁上轴承支承孔相配合的外圆精度要求较高。通常采用铸造方法,选用HT100灰铸铁。在单件小批量生产情况下,为了缩短生产周期和降低成本,可采用10~30优质碳素结构钢棒料车制而成。
箱体类零件是机器的基础件,它的加工质量将对机器的精度、性能和使用寿命产生直接影响。这类零件包括机身、齿轮箱、阀体、轴承座等。
由于箱体类零件的结构形状一般都比较复杂,且内部呈腔形,为满足减振和耐磨等方面的要求,其材料一般都采用铸铁。为达到结构形状方面的要求,最常见的毛坯是砂型制造的铸件。当单件小批量生产、新产品试制或结构尺寸很大时,也可采用钢板焊接毛坯。
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