汽车半轴的选材及热处理工艺与设备设计【字数：13697】
摘 要半轴是汽车动力传动系统中最末端的驱动部件。同时它也是车辆中最重要的部件之一，直接将动力传递给车轮。半轴质量的好坏直接关系到车辆在行驶过程中的稳定性和安全性，故本文通过对比选择出一种合适的汽车用半轴材料，最终确定为40MnB。接着对半轴的本身性质加以分析，找到它在运动中常见的失效形式，然后针对其失效形式设计出一套合理的热处理工艺流程，这样获得的半轴成品才是具有良好的综合力学性能，从而能够实现较高的静扭转强度、良好的耐疲劳性能及冲击韧性，最后还需要进一步结合生产实际，选择合适的热处理设备，减少生产成本，使经济效益最大化。
目录
第1章 绪论 1
1.1选题背景及意义 1
1.2汽车半轴热处理工艺概况及发展 1
1.3论文的主要研究内容 2
第2章 汽车半轴的概述与分析 3
2.1汽车半轴的形状与尺寸 3
2.2汽车半轴的结构图 3
2.3汽车半轴的性能要求 4
2.4汽车半轴的作用与工作原理 4
2.5汽车半轴的工作环境分析 5
2.6汽车半轴的受力与失效分析 5
第3章 材料的选用与分析 8
3.1材料的选用 8
3.2材料的化学成分 9
3.3合金元素的用途 9
第4章 热处理工艺路线的编制 11
4.1半轴热处理工艺概况 11
4.2正火处理 11
4.2.1正火温度的确定 12
4.2.2加热速度的确定 12
4.2.3保温时间的确定 12
4.2.4冷却速度的确定 13
4.2.5正火组织的分析 13
4.3调质处理 14
4.3.1淬火温度的确定 14
4.3.2淬火加热速度的确定 14
4.3.3淬火保温时间的确定 14
4.3.4淬火介质的确定 15
4.3.5 40MnB钢CCT曲线的分析 15
4.3.6回火处理 17
4.4表面淬火处理 18
4.4.1表面淬火处理优势 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
4.4.2表面淬火工艺参数设置 21
第5章 热处理设备选型 22
5.1主要设计任务 22
5.2炉子型号的选择 22
5.3确定炉体结构和尺寸 23
5.3.1 炉子底面积的确定 23
5.3.2 炉子底部长和宽度的确定 23
5.3.3 炉膛高度的确定 24
5.3.4 炉膛尺寸的确定 24
5.4 加热功率的确定 24
结语 26
参考文献 27
第1章 绪论
1.1选题背景及意义
随着中国经济的不断发展，节约能源和减少环境污染已经成为世界汽车工业急需解决的两大问题。汽车工业使用多种材料，由于设计水平和生产技术的提高，以及工业环境和社会条件的改善等原因，汽车材料每年都在变化。现阶段随着科学技术的进步，新的技术和新的材料兴起，它为轻型汽车创造了先决条件。轻量化汽车的工艺有两种：一种是改革车身的常规构造，另一种是减轻汽车所用材料的重量[1]。
汽车车轴是汽车后桥总成的重要组成部分。半轴内端一般用花键连接到它的齿轮上，而外端则直接连接到轮毂上。其主要功能是传递更大的功率和转矩。同时，汽车的半轴也是汽车易损部件之一，是故障频率最高的重要组成部分之一。近年来汽车产业的大力发展，对汽车半轴的需求也急速增加。
本课题为汽车半轴的选材及热处理工艺与设备设计。针对汽车半轴，我们首先需要了解它的整个运动过程，找出其在日常工作中易损坏的部位，在这些特定的部位采取相应的措施。由于半轴在运动中要承受很大的冲击力，所以必须选择合适的材料以及合理的热处理工艺，减少磨损，延长其寿命，此外在选定材料后，一定要针对所选材料设计出相应的热处理工艺流程，这样获得的半轴成品才是具有良好的力学性能。只有这样才能实现较高的静扭转强度和扭转疲劳寿命、良好的耐疲劳性能及冲击韧性等，最后需要结合生产实际，减少生产成本，使经济效益最大化。
1.2汽车半轴热处理工艺概况及发展
工业生产上一般采用中碳合金钢作为半轴的材料，热处理工艺大多采用整体淬火回火，如今还有一部分高端车型采用表面感应淬火，最后再回火处理，从而提高其刚度和疲劳强度，延长半轴的使用寿命。因此，生产半轴所需的材料应具有足够的弯曲强度、剪切强度和良好的韧性。汽车半轴的热处理一般采用淬火和回火处理。所使用的半轴材料与其工作条件有关。例如，大多数中型卡车目前由40Cr钢制成。他们中的大多数在加工后立马进行淬火和回火处理，然后对工件进行喷丸、拉直并最终制成半轴成品。有时，为了提高半轴的静态抗扭强度和疲劳寿命，会添加表面淬火工艺。由于钢淬火后获得的硬而脆的马氏体结构以及残留在工件中的巨大内应力，如果直接进行磨削，常常会出现裂纹。一些精密零件会在使用过程中引起尺寸变化，从而失去精度，甚至破裂。
考虑到节约能源，实际生产过程中有必要开发中高频感应淬火或者是塑性加工的方法，亦或者是改进中高频感应淬火工艺、改变其生产参数的方法，此外也可以探索新材料的使用。开发和推广优良的矫直淬火设备或自动矫直机，取消原来的矫直工艺[2]。在材料方面，碳结构的母材应进一步开发和改进，使其除了现有的或更高的塑性加工性能和切削性能外，还具有淬火裂纹和变形趋势低、淬火层深度稳定等特点。此外，随着除高频淬火以外的各种热处理技术的发展和碳钢体系质量的进一步提高，碳钢和低合金钢的应用将在未来更加广泛。
1.3论文的主要研究内容
目录
第1章 绪论 1
1.1选题背景及意义 1
1.2汽车半轴热处理工艺概况及发展 1
1.3论文的主要研究内容 2
第2章 汽车半轴的概述与分析 3
2.1汽车半轴的形状与尺寸 3
2.2汽车半轴的结构图 3
2.3汽车半轴的性能要求 4
2.4汽车半轴的作用与工作原理 4
2.5汽车半轴的工作环境分析 5
2.6汽车半轴的受力与失效分析 5
第3章 材料的选用与分析 8
3.1材料的选用 8
3.2材料的化学成分 9
3.3合金元素的用途 9
第4章 热处理工艺路线的编制 11
4.1半轴热处理工艺概况 11
4.2正火处理 11
4.2.1正火温度的确定 12
4.2.2加热速度的确定 12
4.2.3保温时间的确定 12
4.2.4冷却速度的确定 13
4.2.5正火组织的分析 13
4.3调质处理 14
4.3.1淬火温度的确定 14
4.3.2淬火加热速度的确定 14
4.3.3淬火保温时间的确定 14
4.3.4淬火介质的确定 15
4.3.5 40MnB钢CCT曲线的分析 15
4.3.6回火处理 17
4.4表面淬火处理 18
4.4.1表面淬火处理优势 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
4.4.2表面淬火工艺参数设置 21
第5章 热处理设备选型 22
5.1主要设计任务 22
5.2炉子型号的选择 22
5.3确定炉体结构和尺寸 23
5.3.1 炉子底面积的确定 23
5.3.2 炉子底部长和宽度的确定 23
5.3.3 炉膛高度的确定 24
5.3.4 炉膛尺寸的确定 24
5.4 加热功率的确定 24
结语 26
参考文献 27
第1章 绪论
1.1选题背景及意义
随着中国经济的不断发展，节约能源和减少环境污染已经成为世界汽车工业急需解决的两大问题。汽车工业使用多种材料，由于设计水平和生产技术的提高，以及工业环境和社会条件的改善等原因，汽车材料每年都在变化。现阶段随着科学技术的进步，新的技术和新的材料兴起，它为轻型汽车创造了先决条件。轻量化汽车的工艺有两种：一种是改革车身的常规构造，另一种是减轻汽车所用材料的重量[1]。
汽车车轴是汽车后桥总成的重要组成部分。半轴内端一般用花键连接到它的齿轮上，而外端则直接连接到轮毂上。其主要功能是传递更大的功率和转矩。同时，汽车的半轴也是汽车易损部件之一，是故障频率最高的重要组成部分之一。近年来汽车产业的大力发展，对汽车半轴的需求也急速增加。
本课题为汽车半轴的选材及热处理工艺与设备设计。针对汽车半轴，我们首先需要了解它的整个运动过程，找出其在日常工作中易损坏的部位，在这些特定的部位采取相应的措施。由于半轴在运动中要承受很大的冲击力，所以必须选择合适的材料以及合理的热处理工艺，减少磨损，延长其寿命，此外在选定材料后，一定要针对所选材料设计出相应的热处理工艺流程，这样获得的半轴成品才是具有良好的力学性能。只有这样才能实现较高的静扭转强度和扭转疲劳寿命、良好的耐疲劳性能及冲击韧性等，最后需要结合生产实际，减少生产成本，使经济效益最大化。
1.2汽车半轴热处理工艺概况及发展
工业生产上一般采用中碳合金钢作为半轴的材料，热处理工艺大多采用整体淬火回火，如今还有一部分高端车型采用表面感应淬火，最后再回火处理，从而提高其刚度和疲劳强度，延长半轴的使用寿命。因此，生产半轴所需的材料应具有足够的弯曲强度、剪切强度和良好的韧性。汽车半轴的热处理一般采用淬火和回火处理。所使用的半轴材料与其工作条件有关。例如，大多数中型卡车目前由40Cr钢制成。他们中的大多数在加工后立马进行淬火和回火处理，然后对工件进行喷丸、拉直并最终制成半轴成品。有时，为了提高半轴的静态抗扭强度和疲劳寿命，会添加表面淬火工艺。由于钢淬火后获得的硬而脆的马氏体结构以及残留在工件中的巨大内应力，如果直接进行磨削，常常会出现裂纹。一些精密零件会在使用过程中引起尺寸变化，从而失去精度，甚至破裂。
考虑到节约能源，实际生产过程中有必要开发中高频感应淬火或者是塑性加工的方法，亦或者是改进中高频感应淬火工艺、改变其生产参数的方法，此外也可以探索新材料的使用。开发和推广优良的矫直淬火设备或自动矫直机，取消原来的矫直工艺[2]。在材料方面，碳结构的母材应进一步开发和改进，使其除了现有的或更高的塑性加工性能和切削性能外，还具有淬火裂纹和变形趋势低、淬火层深度稳定等特点。此外，随着除高频淬火以外的各种热处理技术的发展和碳钢体系质量的进一步提高，碳钢和低合金钢的应用将在未来更加广泛。
1.3论文的主要研究内容
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