【文章內(nèi)容簡介】 的接觸應力呈脈動循環(huán)變化，經(jīng)過一段時間后，會由于接觸面上金屬的疲勞而形成細小的疲勞裂紋，裂紋的擴展造成金屬剝落，形成點蝕 。 輪齒折斷 。 最常見的是彎曲疲勞折斷、過載折斷。輪齒受力后 ,在齒根部產(chǎn)生的彎曲應力最大 ,且在齒根過渡圓角處有應力集中。如果輪齒的交變應 力超過了材料的疲勞極限 ,在齒根圓角處將產(chǎn)生疲勞裂紋 ,隨著裂紋不斷擴展 。 性能要求 ○ 1 汽車曲軸正時齒輪疲勞耐久性試驗。此項目考核齒輪的疲勞耐久性 , 是曲軸齒輪試驗的必做項目。試驗時間長、試驗效果明顯是其主要特點。疲勞耐久性試驗的加載方式是試驗的關鍵 , 一般采用機械封閉式齒輪加載試驗臺或電封閉式齒輪加載試驗臺。 ○ 2 汽車曲軸正時齒輪同步器性能試驗。該項目適用于通過在一定油溫、一定輸出轉(zhuǎn)速下測量齒輪轉(zhuǎn)速、輸出扭矩 , 分析整理得到汽車曲軸齒輪的各個 力學性能，試驗后汽車曲軸正時齒輪無損傷。 ○ 3 汽車曲軸正時齒輪靜扭強度試驗。將曲軸齒輪安裝在試驗臺上 , 固定其輸出端 , 利用減速機帶動輸入端慢慢運轉(zhuǎn) , 同時記錄曲軸齒輪輸入端扭矩、輸出端扭矩、輸入軸扭轉(zhuǎn)角度 , 直到達到某設定扭矩或直到齒輪損壞而停止加載。分析記錄數(shù)據(jù)的變化規(guī)律 , 判斷曲軸齒輪的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)強度性能。此項目試驗時間短 , 直接反映曲軸齒輪的靜態(tài)強度性能。 汽車曲軸正時齒輪潤滑性能和溫升試驗。測量汽車曲軸正時齒輪在不同的爬坡角度、不同的攀枝花學院本科課程設計（論文） 2 設計方案 5 轉(zhuǎn)速下空載溫度升高規(guī)律。由于是空載下 運行 , 汽車發(fā)動機輸入功率小、消耗功率少 , 運轉(zhuǎn)時間不長 , 故不損壞曲軸齒輪。雖然試驗成本低 , 但汽車曲軸正時齒輪設計上的缺陷、制造過程中的多種故障都能從溫升中反映出來 , 故在試驗及日常質(zhì)量評價試驗中得到普遍應用。 20CrMnTi 鋼其塑性、韌性高，但強度、硬度較低，鍛造、焊接和冷沖壓性能良好，冷變形塑性高，但切削加 變形小 。用于制造受力大、韌性要求高的零件和滲碳件，緊固件和沖模鍛件以及不經(jīng)熱處理的低負荷零件 。 20CrMnTi 鋼 力學性能： 抗拉強度 σb (MPa)： ≥1085， 屈服強度 σs (MPa)： ≥850， 伸長率 δ5/（ %）： ≥10， 斷面收縮率 ψ/（ %）： ≥45。 鋼種材料 20CrMnTi 是滲碳鋼，滲碳鋼通常為含碳量為 %%的低碳鋼。汽車上多用其制造傳動齒輪，是中淬透性滲碳鋼中 Cr Mn Ti 鋼，其淬透性較高，在保證淬透情況下，具有較高的強度和韌性，特別是具有較高的低溫沖擊韌性。 20CrMnTi 表面滲碳硬化處理用鋼。良好的加工性，加工變微小，抗疲勞性能相當好。 是性能良好的滲碳鋼，淬透性較高，經(jīng)滲碳淬火后具有硬而耐磨的表面與堅韌的心部，具有較高的低溫沖擊韌性，焊接性中 等，正火后可切削性良好。用于制造截面 30mm 的承受高速、中等或重載荷、沖擊及摩擦的重要零件，如齒輪、齒圈、齒輪軸十字頭等。是 18CrMnTi 的代用鋼，廣泛用作滲碳零件，在汽車 .拖拉機工業(yè)用于截面在 30mm 以下，承受高速 .中或重負荷 以及受沖擊 .摩擦的重要滲碳零件。 攀枝花學院本科課程設計（論文） 3 設計說明 6 4 設計說明 加工工藝流程 20CrMnTi 鋼制造汽車曲軸齒輪熱處理工藝設計 的熱加工工藝流程經(jīng)過許多次改進形成如下的工藝流程 : 下料 → 鍛造 →預備熱處理 (完全 退火 )→ 機械加工→滲碳→ 淬火 +低溫 回火 → 平磨 → 組裝。 20CrMnTi 鋼屬于低碳鋼，其成分 [1]如下 表 . 表 20CrMnTi 鋼的化學成分（質(zhì)量分數(shù)， %） C Mn P S Cr Ni Cu Si ～ ～ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ～ 成分分析： Mn 是良好的脫氧劑和脫硫劑。它能消除或減弱由于硫所引起的鋼的熱脆性，從而改善鋼的熱加工性能。 Mn 和 Fe 形成固溶體，提高鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強度，經(jīng)固溶處理后有良好的韌性，當受到?jīng)_擊而變形時，表面層將因變形而強化，具有 高的耐磨性；同時又是碳化物形成元素，進入滲碳體中取代一部分鐵原子。 Si 能溶于鐵素體和奧氏體中提高鋼的硬度和強度。硅能提高鋼的彈性極限、屈服強度和屈服比 (σs/σb),以及疲勞強度和疲勞比 (σ1/σb)等。 硅能促使鐵素體晶粒粗化，降低矯頑力。 具體熱處理 20CrMnTi 鋼 的熱處理包括初期的鍛造和預先熱處理， 以減少 坯料的硬度為方便后面的機加工 ， 也 為后續(xù) 滲碳、 淬火、回火提供優(yōu)良的原始組織。 20CrMnTi 鋼的熱處理工藝分析： ①由于 20CrMnTi 鋼的含碳量較低，對于齒輪這種要求剛強度和 高耐磨的特性，那么 20CrMnTi 鋼的最重要的就是提高其硬度和耐磨性。 ②通過鍛造和隨后的退火，形成硬度較低的原始坯料，為后續(xù)的切削加工提供有利的方便和減少對于車床的磨損。 ③滲碳是通過對其表面更加的硬度能夠更大程度的提升，保證質(zhì)量。 ④ 為了碎化、細化共晶碳化物，把粗大的枝晶狀共晶碳化物打碎、提高碳化物分布的均勻性，細化碳化物的粒度，一般 20CrMnTi 鋼 使用時都需要進行鍛造和預先熱處理 , 以減少碳化物的不均勻分布 , 為后續(xù)淬火、回火提供優(yōu)良的原始組織 [4]。 攀枝花學院本科課程設計（論文） 3 設計說明 7 預備熱處理工藝 退火是將偏離平衡狀 態(tài)的金屬坯料或零件加熱至較高溫度，保持一定的時間后通常以相當緩慢的速度冷卻，以得到接近于平衡狀態(tài)組織的各種工藝方法。 退火的目的是： a 消除鋼錠的成分偏析，使成分均勻化。 b 消除因鑄、鍛、焊引起的組織缺陷。 c 降低硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工。 d 細化晶粒，均勻組織，為后續(xù)熱處理做組織準備。 e 消除鋼中的內(nèi)應力，以防止變形與開裂 [5]。 Ac3 Ac1 圖 A鋼完全退火工藝曲線 加熱溫度： Ac3843℃ ；加熱速度：小于 200℃ /h；保溫時間： 2min/mm[8] 上進行加工。 滲碳工藝 滲碳是將工件放入滲碳氣氛中，并在 900~950℃ 的溫度下加熱、保溫，使其表面層增碳的一種工藝操作。 滲碳的目的在于使工件在繼續(xù)經(jīng)過相應熱處理后表面具有高硬度和耐磨性，而心部任保持一定的強度和較高的任性。 固體滲碳工藝如圖 [6]所示。 攀枝花學院本科課程設計（論文） 3 設計說明 9 淬火 +低溫回火熱處理工藝 ①淬火 淬火是將鋼加熱至臨界溫度點 Ac3或 Ac1以上一定的度，保溫后以大于臨界冷卻速度的速度冷卻得到馬氏體（或下貝氏體）的熱處理工藝叫做淬火 。 其目的是使奧氏體化后的工件獲得盡量多的馬氏體，然后配以不同溫度回