變速器設計中的材料選擇有什么講究?

變速器設計中的材料選擇很有講究。

齒輪方面,常用合金鋼和鋼鐵,合金鋼強度高、耐磨,適用于賽車等高負荷高轉速場景,家用車多采用成本低、制造工藝簡單的鋼鐵。

軸承通常采用特殊合金鋼和鋼鐵,特殊合金鋼適用于高性能和商用車輛的高速旋轉、高溫環境,普通家用車多使用鋼鐵材質,耐久性和穩定性不錯。

殼體常見鑄鐵和鋁合金,鑄鐵強度高、耐磨,用于重型商用車輛,鋁合金更輕便,適用于高性能和輕型汽車,能提升燃油經濟性和操控性。

離合器常用碳纖維和摩擦材料,碳纖維性能出色但成本高,適用于高性能汽車,摩擦材料的離合器在家用車中常見,耐久性和穩定性好。

對于家用車,鋼鐵材質的齒輪、鋼鐵軸承、鋁合金殼體以及摩擦材料的離合器通常經濟實用且性能可靠。對于高性能和商用車輛,會更多采用合金鋼、特殊合金鋼等高性能材質。

變速器齒輪常用材料為鍛鋼,根據齒面硬度分為軟齒面和硬齒面。齒面硬度低于 350 時為軟齒面,工藝過程為鍛造毛坯、正火、粗車、調質、精加工,常用材料有 45 號鋼、35SiMn 等,綜合性能較好。齒面硬度高于 350 時為硬齒面,采用中碳鋼時工藝為鍛造毛坯、常化、粗切、調質、精切、高中頻淬火、低溫回火、珩齒或研磨劑跑合等,常用材料有 45、40Cr 等,齒面硬度高,承載能力較高。采用低碳鋼時工藝為鍛造毛坯、常化、粗切、調質、精切、滲碳淬火、低溫回火、磨齒,常用材料有 20Cr 等,適合高速、重載等場合。

齒輪工作條件不同,輪齒破壞形式不同,確定齒輪強度計算準則和選擇材料及熱處理時要根據實際情況。受沖擊載荷時,輪齒易折斷,應選韌性好的材料,如低碳鋼滲碳淬火。高速閉式傳動,齒面易點蝕,應選齒面硬度好的材料,如中碳鋼表面淬火。低速中載時,輪齒折斷、點蝕、磨損都可能發生,應選綜合機械性能好的材料,如中碳鋼調質精切。

汽車變速器還會用到鐵素體馬氏體鋼、鋁合金、銅、陶瓷、塑料等材料。其中鋁合金輕質耐腐蝕,能減輕重量提高燃油效率。銅用于提高導熱性和抗磨損性。陶瓷用于高性能汽車提高耐用性和效率。塑料用于制造殼體和蓋子需輕質、耐沖擊和耐腐蝕,如 ABS 塑料。

此外,變速器中的油也很重要,常用礦物油、半合成油和全合成油。選擇 PPS 材料制作變速器離合器零部件能適應惡劣環境,延長使用壽命,其剛性和耐磨性與金屬媲美,能提高傳動效率和換擋平順性,且順應未來發展趨勢,注重環保和可持續性,能為駕駛者提供更好的駕駛體驗。

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