САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
			ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
			МЕХАНИКО-МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ
			КАФЕДРА «ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ»

Курсовая работа

по дисциплине «Материаловедение»

Студент: Щетинский А.О.

Группа: 2042/1

Преподаватель: Иванов Е.К.

"___"_____________ 2012

Санкт-Петербург

2012

Оглавление

Формулировка задания 4

Назначение детали 4

Чертёж детали 7

Общие сображения по выбору марки стали 8

Технология изготовления 11

Закалка токами высокой частоты 13

Окончательная обработка 16

Стоимость материала 16

Свойства готовой детали 17

Приложение 1 – Чертёж 19

Приложение 2 – Свойства стали 45 20

Приложение 3 – Свойства стали 40Х 24

Приложение 4 – Твёрдость некоторых сталей 28

Приложение 5 – Графики термической обработки 29

Список литературы 30

Рис. 1. Лист задания

Формулировка задания

Предложите материал для изготовления шестерён с толщиной зуба 12мм и режим термической обработки деталей, обеспечивающих твёрдость на поверхности зуба HRC>50 и механические свойства по сечению ножки зуба σ_0,2=600 МПа, KCU=50 Дж/см². Укажите микроструктуру на поверхностном слое зуба и в сердцевине.

Назначение детали

В задании также не говорится о том, как шестерня будет применяться, поэтому далее приведены общие характеристики шестерней, информация об их назначении и проектировании.

Зубчатое колесо, шестерня - основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса. В машиностроении принято малое зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называть шестернёй, а большое — колесом. Однако часто все зубчатые колёса называют шестернями.

Зубчатые колёса обычно используются парами с разным числом зубьев с целью преобразования вращающего момента и числа оборотов валов на входе и выходе. Колесо, к которому вращающий момент подводится извне, называется ведущим, а колесо, с которого момент снимается — ведомым. Если диаметр ведущего колеса меньше, то вращающий момент ведомого колеса увеличивается за счёт пропорционального уменьшения скорости вращения, и наоборот. В соответствии с передаточным отношением, увеличение крутящего момента будет вызывать пропорциональное уменьшение угловой скорости вращения ведомой шестерни, а их произведение — механическая мощность — останется неизменным. Данное соотношение справедливо лишь для идеального случая, не учитывающего потери на трение и другие эффекты, характерные для реальных устройств.

Зубчатые колеса классифицируются в зависимости от формы продольной линии зуба на:

• прямозубые

• косозубые

• шевронные

Прямозубые колёса — самый распространённый вид зубчатых колёс. Зубья расположены в радиальных плоскостях, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно. Прямозубые колеса имеют наименьшую стоимость, но, в то же время, предельный крутящий момент таких колес ниже, чем косозубых и шевронных.

Косозубые колёса являются усовершенствованным вариантом прямозубых. Их зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть спирали.

Достоинства: зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом.

Площадь контакта увеличена по сравнению с прямозубой передачей, таким образом, предельный крутящий момент, передаваемый зубчатой парой, тоже больше.

Недостатками косозубых колёс можно считать следующие факторы:

При работе косозубого колеса возникает механическая сила, направленная вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала упорных подшипников;

Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок.

В целом, косозубые колёса применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента на высоких скоростях, либо имеющих жёсткие ограничения по шумности.

Шевронные колёса: зубья таких колёс изготавливаются в виде буквы «V» (либо они получаются стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев). Передачи, основанные на таких зубчатых колёсах, обычно называют «шевронными».

Шевронные колёса решают проблему осевой силы. Осевые силы обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке валов на упорные подшипники. При этом передача является самоустанавливающейся в осевом направлении, по причине чего в редукторах с шевронными колесами один из валов устанавливают на плавающих опорах (как правило — на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами).

Секторные колёса

Секторное колесо представляет собой часть обычного колеса любого типа. Такие колёса применяются в тех случаях, когда не требуется вращение звена на полный оборот, и поэтому можно сэкономить на его габаритах.

Колёса с круговыми зубьями

Передача на основе колёс с круговыми зубьями (Передача Новикова) имеет ещё более высокие ходовые качества, чем косозубые — высокую нагрузочную способность зацепления, высокую плавность и бесшумность работы. Однако они ограничены в применении сниженными, при тех же условиях, КПД и ресурсом работы, такие колёса заметно сложнее в производстве. Линия зубьев у них представляет собой окружность радиуса, подбираемого под определённые требования. Контакт поверхностей зубьев происходит в одной точке на линии зацепления, расположенной параллельно осям колёс.

Исходя из вышеизложенного, был выбран вариант цилиндрического прямозубого зубчатого колеса с эвольвентным профилем, так так оно является самым простым при изготовлении и рассчёте механических характеристик.