“合金钢工艺”课程设计—任务书
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班级:
1、课程设计课题:
第四组: 普通自行车链轮材料设计
2、课程设计的主要项目和要求:
1) 熟悉课题,查阅资料：要求充分熟悉本课题，并查阅大量有关本课题内容的资料。
2）对所属零件进行受力和失效分析，提出性能要求。
3）确定合金钢材料：要求在满足零件适用性能的前提下，兼顾经济和工艺性，合理选择材料。
4）确定热处理工艺方法和设备：要求热处理方法和热处理设备。
5）编写说明书：明确本课程设计方案的内容、确定原则和理由。
6）编制热处理工艺卡。
3、上交资料
1）设计说明书一套
2）热处理工艺卡一套
3）课程设计小结一份
材料教研室
2013.11.11
目录
摘要.................................................................................. (1)
一、自行车链轮的工作环境和失效形式 (1)
二、自行车链轮的性能要求 (2)
三、普通自行车链轮材料的选择 (3)
四、材料的合金元素的作用 (4)
五、材料的工艺分析 (5)
六、热处理工艺方案设计 (8)
七、热处理工艺曲线 (11)
八、热处理工艺卡 (12)
参考文献 (13)
摘要
本文通过对普通自行车链轮材料的设计提出了，作为链轮材料的工作环境、受力情况、失效情况以及它的合金元素的作用，材料加工工艺，热处理工艺使用性能等的分析，对链轮材料40Cr和45钢工艺性和经济性的比较，提出了如何在保证满足使用性能的前提下，兼顾经济性与工艺性可行性，合理的能够选择材料。采用收集资料、分析对比以及归纳总结的方法，解决了零件设计的相关标准、技术要求方面的问题。制定热处理工艺方案的设计，并且确定了正确选择材料45#钢作为本次课程设计的最终材料，并用于普通自行车链轮材料的设计，正确的选择材料达到了在机械生产工艺制造方面“优质、高产、低成本”的要求关键词: 结构钢链轮热处理热处理工艺
一、自行车链轮的工作环境和失效形式
1 链轮的工作环境
链轮是机械工业中应用最广泛的重要零件之一。其主要作用是传递动力，改变运动速度和方向。是主要零件。其工作环境条件如下：
⑴链轮工作时，通过齿面的接触来传递动力。两齿轮或者是链条在相对运动过程中，既有滚动，又有滑动。因此，链轮轮表面受到很大的接触疲劳应力和摩擦力的作用。在齿根部位受到很大的弯曲应力作用；
⑵高速链轮在运转过程中的过载产生振动，承受一定的冲击力或过载；
⑶在一些特殊环境下，受介质环境的影响而承受其它特殊的力的作用。
2 失效形式
根据其工作环境的条件，常见的失效形式为以下四点：
⑴疲劳断裂
链轮在交变应力和摩擦力的长期作用下，导致链轮点面接疲劳断裂。其产生是由于当链轮受到弯曲应力超过其持久极限就出现疲劳破坏而超过材料抗弯强度时，就造成断裂失效；
⑵表面损伤
a. 点蚀是闭式链轮传动中最常见的损坏形式，点蚀进一步发展，表现为蚀坑至断裂。
b. 硬化层剥落由于硬化层以下的过渡区金属在高接触应力作用下产生塑性变形，使表面压应力降低，形成裂纹造成碳化层剥落。
⑶磨损失效
汽车、拖拉机上的主载荷链轮，受力比较大，摩擦产生热量较大，链轮齿面因软化而造成塑性变形，在齿轮运转时粘结而后又被撕裂，造成齿面摩擦磨损失效
二、自行车链轮的性能要求
链轮的力学性能要求，根据其使用条件，链轮传动应满足以下几个方面的性能要求。
力学性能：抗拉强度σb (MPa)：≥570(58)，屈服强度σs (MPa)：≥335(34) ，伸长率δ5 (%)：≥19 ，断面收缩率ψ (%)：≥45 ，冲击功 Akv (J)：≥47 ，冲击韧性值αkv (J/cm2)：≥59(6) ，硬度：未热处理≤217HB;退火钢≤187HB，试样尺寸：试样尺寸为25mm 。
1) 高的弯曲疲劳强度;
2) 高的接触疲劳强度和耐磨性;
3) 较高的强度和冲击韧性。
4）传递运动准确性：要求链轮较准确地传递运动，传动比恒定。即要求齿轮在一转中的转角误差不超过一定范围。
5）传递运动平稳性：要求齿轮传递运动平稳，以减小冲击、振动和噪声。即要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化。
6）载荷分布均匀性：要求链轮工作时，齿面接触要均匀，以使链轮在传递动力时不致因载荷分布不匀而使接触应力过大，引起齿面过早磨损。接触精度除了包括齿面接触均匀性以外，还包括接触面积和接触位置。
7）传动侧隙的合理性
要求链轮轮工作时，非工作齿面间留有一定的间隙，以贮存润滑油，补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。
链轮的制造精度和齿侧间隙主要根据齿轮的用途和工作条件而定。对于分度传动用的齿轮，主要要求链轮的运动精度较高；对于高速动力传动用齿轮，为了减少冲击和噪声，对工作平稳性精度有较高要求；对于重载低速传动用的齿轮，则要求齿面有较高的接触精度，以保证齿轮不致过早磨损；对于换向传动和读数机构用的齿轮，则应严格控制齿侧间隙，必要时，须消除间隙
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三、普通自行车链轮材料的选择
链轮材料的选择对于不需要热处理的片式链轮，可采用Q235、Q345（16Mn）、或10、20钢制造。一般硬度在HBl40以下，适于中速、中等功率、较大的链轮加工。要求热处理的链轮一般选用45#钢、45钢锻造、45铸钢或4OCr钢加工，适用于受力较大重要场合与高强度链条配套的主、从动链轮的加工。铸铁链轮主要应用在精度要求不高或外形复杂的链轮，如环链轮等。劣质的链轮坯子是冲压机或者水压机上直接砸出来的。好的链轮坯子是精密铸造的。坯子出来以后上磨床，然后是热处理和电镀等表面处理。
作为链轮材料的设计，根据不同的工作环境选择合理经济的材料，表4.1
表4.1 链轮材料
⑴链轮零件的用途
链轮是机械工业的重要基础件，广泛地应用在动力、冶金、石油化工、航空航天以及舰船工业，汽车等重要领域，常常被用于自行车上。适用于工作条件较为繁重、恶劣的汽车、拖拉机的变速箱和后桥中的链轮。常见的还被用于自行
