汽車、拖拉機齒輪主要分裝在變速器和差速器中。在變速器中,通過齒輪改變發動機、曲軸和主軸齒輪的速比;在差速器中,通過齒輪來增大扭轉力矩并調節左右兩車輪的轉速,通過齒輪將發動機的動力傳到主動輪,驅動汽車、拖拉機運行。汽車、拖拉機齒輪的工作載荷比機床齒輪要大得多,因此對其耐磨性、疲勞強度、心部強度和沖擊韌度等方面的要求均比機床齒輪高。實踐證明,汽車、拖拉機齒輪選用滲碳鋼制造并經滲碳處理后使用是較為合適的。
以JN-150型載貨汽車(載重量為8000kg)變速器中第二軸的二、三檔齒輪為例進行分析。
(1)選擇用鋼。汽車、拖拉機齒輪的生產特點是批量大、產量高,因此在選擇用鋼時,在滿足機械性能的前提下,對工藝性能必須給予足夠的重視。
20CrMnTi鋼具有較高的機械性能。該鋼經滲碳、淬火、低溫回火后,表面硬度為58~ 62HRC,心部硬度為30~45HRC。20CrMdri鋼的工藝性能良好。鍛造后一般以正火來改善其可加工性。
20CrMnTi鋼的熱處理工藝性較好,有較高的淬透性。由于合金元素鈦的影響,其對過熱不敏感,故在滲碳后可直接降溫淬火。此外還有滲碳速度較快.過渡層較均勻、滲碳淬火后變形小等優點,這對制造形狀復雜、要求變形小的齒輪零件來說是十分有利的。
20CrMnTi鋼可制造截面厚度在30mm以下,承受高速中等載荷以及沖擊、摩擦的重要零件,如齒輪、齒輪軸等各種滲碳零件。當含碳量在上限時,可用于制造橫截面厚度在40mm以下,模數大于10mm的齒輪等。
根據JN-150型載貨汽車變速器中第二軸的二、三檔齒輪的規格和工作條件,選用20CrMnTi鋼制造是比較合適的。
(2)二軸齒輪的工藝路線。下料→鍛造→正火→機械加工→滲碳、淬火及低溫回火→噴丸→磨內孔及換檔槽→裝配。
(3)熱處理工序的作用。滲碳后表面含碳量提高,保證淬火后得到高的硬度,提高耐磨性和接觸疲勞強度。噴丸處理可提高齒輪表層的壓應力使表層材料強化,還可提高材料的抗疲勞性能。
除高頻感應淬火齒輪與滲碳齒輪外,還有碳氮共滲齒輪。根據受力情況和性能要求不同,齒輪可采用中碳合金鋼進行調質并經滲氮處理后使用,還可采用鑄鐵、鑄鋼制造齒輪。