机械工程专业英语教程(第2版)[施平主编][翻译]-lesson19

GearMaterials(ReadingMaterial)齿轮材料（阅读材料）Gearsaremanufacturedfromawidevarietyofmaterials,bothmetallicaswellasnonmetallic.齿轮由多种种类的材料制造，包括金属材料和非金属材料。Asisthecasewithallmaterialsusedindesign,thematerialchosenforaparticulargearshouldbethecheapestavailablethatwillensuresatisfactoryperformance.在设计中可以使用多种材料的情况下，对于特定齿轮，应当做到选用满足使用要求下的最便宜的材料。Beforeachoiceismade,thedesignermustdecidewhichofseveralcriteriaismostimportanttotheproblemathand.在作出选择前，设计师必须决定在众多设计准则中哪个是当前最重要的。Ifhighstrengthistheprimeconsideration,asteelshouldusuallybechosenratherthancastiron.如果高强度是第一要考虑的因素，通常就选择钢材而不选择铸铁。Ifwearresistanceisthemostimportantconsideration,acanbemade,forproblemsinvolvingnoisereduction,nonmetallic.Materialsperformbetterthanmetallicones.如果耐磨性是最重要的因素，可以选用非金属材料要比金属材料更好，同时也可以解决降低噪声的问题。However,asistrueinmostdesignproblems,thefinalchoiceofamaterialisusuallyacompromise.然而，在大部分实际设计问题中，对材料的最终决定往往是一个折衷的方案。Inotherwords,thematerialchosenwillconformreasonablywelltoalltherequirementsmentionedpreviously,althoughitwillnotnecessarilybethebestinanyonearea.换句话说，材料的选择要考虑到合理的达到所有的预定要求，尽管这样就不能在其中任何一方面达到最好。Toconcludethisdiscussionwewillconsiderthecharacteristicsofvariousmetallicandnonmetallicgearmaterialsaccordingtotheirgeneralclassifications.为了总结这次讨论，我们将按照通常的分类来考虑多种金属和非金属齿轮材料所具有的特性。CastIrons铸铁Castironisoneofthemostcommonlyusedgearmaterials.铸铁是最常用的齿轮材料之一。Itslowcost,easeofcasting,goodmachinability,highwearresistance,andgoodnoiseabatementpropertymakeitalogicalchoice.它具有低成本，铸造性好，机械加工性能好，高耐磨性，以及高减噪性的特点，这些特点使铸铁成为一个合适的选择对象。Theprimarydisadvantageofcastironasagearmaterialisitslowtensilestrength,whichmakesthegeartoothweakinbendingandnecessitatesratherlargeteeth.铸铁主要的缺点是，作为一种齿轮材料，铸铁的抗拉强度很低，这使得轮齿的抗弯强度很弱而且不能造出很大的轮齿。Anothertypeofcastironisnodulariron,whichismadeofcastirontowhichamaterialsuchasmagnesiumorceriumhasbeenadded.另一种类型的铸铁是球墨铸铁，是在普通铸铁中加入了镁或者铈制成的。Theresultofthisalloyingisamaterialhavingamuchhighertensilestrengthwhileretainingthegoodwearandmachiningcharacteristicsofordinarycastiron.这种合金的特点是既具有高的抗拉强度，又保持了普通铸铁的高耐磨性和优秀的机械加工性能。Veryoftenthecombinationofcastirongearandasteelpinionwillgiveawellbalanceddesignwithregardtocost,strength,andwear.通常，铸铁大齿轮和钢制小齿轮的组合能够在成本、强度和耐磨性之间达到较好的平衡。问题补充：Steelgearareusuallymadeofpaincarbonsteelsoralloysteels.钢制齿轮通常由碳钢或者合金钢制造。Theyhavetheadvantage,overcastiron,ofhigherstrengthwithoutundueincreaseincost.它们具有比铸铁更高的强度，同时又没有是成本过高的增加。However,theyusuallyrequireheattreatmenttoproduceasurfacehardenoughtogivesatisfactoryresistancetowear.然而，它们通常需要经过热处理，以生成表面的硬化层来达到足够的耐磨性。Unfortunately,theheattreatmentprocessusuallyproducesdistortionofthegear,withtheresultthatgearloadisnotuniformlydistributedacrossthegeartoothface.不幸的是，热处理过程通常会使齿轮发生扭曲和形变，这样齿轮上的载荷就不能均匀的分布到轮齿的表面。Sincealloysteelsaresubjecttolessdistortionduetoheattreatmentthancarbonsteels,theyareoftenchoseninpreferencetothecarbonsteels.合金钢具有变形量小的特点，因此比碳钢更适合热处理，它们通常比碳钢使用的更多。Althoughitisnotthepurposeheretodiscussthevariousheattreatmentmethodsandtheireffectonthepropertiesofmaterialssotreated,thedesignershouldbeawareofpossibleproblemsarisingfromtheuseofheattreatedmaterials.尽管这里讨论的目的不是热处理的方法和这些方法在材料上产生的不同影响，设计师仍然应当认识到对不用热处理材料的选择可能带来的各种问题。Gearsareoftenthrough-hardenedbywateroroilquenchinginordertoincreasetheirresistancetowear.齿轮通常都要经过在油介质或者水介质中的整体淬火，以达到增加耐磨性的目的。Ifalowdegreeofhardnessissatisfactory,through-hardeningisprobablythemostdesirableheattreatmentprocesstobeusedbecauseofitsinexpensiveness.如果对强度的要求较低，整体淬火可能是最适当的热处理方法，因为它的花费不高。Casehardeningisusedforgearthatrequireahardsurfaceandforwhichgoodaccuracyisnotnecessary.局部淬火使用在那些要求表面硬度较高的齿轮上，而且很难精确的达到。Thecasehardeningprocessresultsingearsthathavemuchhardersurfacesthancores.局部淬火处理的齿轮具有比心部组织硬度高的表面硬度。Theadvantageofcasehardeningisthat,whilethesurfacebecomeshardandwearresistant,thetoughnessassociatedwiththecoreremains.局部淬火的优点是，表面具有高硬度和高耐磨性的同时，心部组织仍然保留着较高的韧性。Carburizing,cyaniding,andinductionhardeningaresomeoftheprocessescommonlyusedtoproducethecasehardeningeffect.碳化、氰化、感应淬火是局部淬火中经常使用的处理方法。Ifgreataccuracyisrequired,thegearmustbeground.如果对齿轮有精度要求，齿轮就必须经过磨削。Forproblemsinwhichcorrosionresistantsurfacesaredesirable,nitridingistheprocessmostoftenused.However,nitridingisarelativelyexpensiveprocessandisusedonlyifotherprocessesdonotproducesatisfactoryresults.对于表面有抗腐蚀性要求的齿轮，渗氮是最常用的方法。然而，渗氮是一种相对较昂贵的热处理方法，并且通常只在其它热处理方法无法满足要求时才会使用。Flamehardeningandinductionhardeningarethemethodsusuallyusedtohardenlargergears.火焰淬火和感应淬火是经常在大型齿轮上使用的热处理方法。Tosumupthisdiscussionofspeciallyheattreatedsteels,thedesignershouldmakeuseofcarbonoralloysteelswithoutspecialheattreatmentiftherelativelylowsurfacehardeningoftheseuntreatedmaterialsissatisfactory.作为对特殊热处理钢材讨论的总结，设计师应当在未经热处理的低表面硬度材料能够满足使用要求时，使用不经过特殊热处理的碳钢或合金钢。Asthehardnessrequirementincrease,theheattreatedsteelsshouldbeconsidered,withtheleastexpensivesteelthatsatisfiesthestrengthandwearrequirementsbeingchosen.随着硬度要求的增加，应当考虑选择能够达到强度、耐磨性要求的最便宜的热处理钢材。NonferrousMetalsGearshavebeenmanufacturedofnonmetallicmaterialsformanyyears.用非金属材料来制造齿轮已经有很长时间。Rawhide,nylon,varioustypeofplastics,andsoon,havebeenused.Theadvantagesobtainedbyusingthesematerialsarequietoperatio