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（塑料橡胶材料）塑料齿轮的设计和制造介绍塑料齿轮的设计和制造介绍壹塑胶齿轮优缺点和应用相对金属齿轮，塑料齿轮具有质量轻、工作噪音小、耐磨损、无须润滑、能够成型较复杂的形状、大批量生产成本低等优点。
但由于塑料本身具有收缩、吸水，相对金属强度也比较弱，对工作环境要求高，对温度较敏感等特性。
因而，塑料齿轮同时就有精度低、寿命短、使用环境要求高等缺点。
随着新材料的应用及制造技术的发展，塑料齿轮的精度越来越高，寿命也越来越长，且广泛应用于仪器、仪表、玩具、汽车、打印机等行业。
二塑料齿轮的模具制造方法由于塑料制品成型收缩，因此阴模尺寸要较制品尺寸大。
见附图：因而标准的齿轮制品意味着不标准的阴模尺寸。
这就对阴模的制造提ft了严格的要求。
以下是常用的俩种阴模制造方法1.先制作壹母齿轮，然后通过铸造、电火花加工、电铸等方法制作母齿轮。
如：涡轮、涡杆、锥齿轮。
2.不需母齿轮，直接线切割制作阴模。
常用于正齿轮，斜齿轮。
2.1 母齿轮的制作方法前面所提，母模要比制品大，因此标准制品齿轮就必须由特殊母齿轮制作特殊的阴模。
特殊的母齿轮就需特殊的切齿刀来加工。
通常方法：（1）特殊模数的切齿刀具（2）加上成型收缩率的余量用特殊压力角的切齿道具（3）加上成型收缩率的余量用标准切齿刀具（4）不需添加余量用标准切齿刀具以下是各种方法的详细介绍（1）特殊模数的切齿刀具制作壹个特殊模数的切齿刀具，其压力角为标准压力角。
在制作这个切齿刀具时必须考虑到成型收缩率以及后面要讲到的阴模制作法所规定的修正值，然后用这个特殊刀具来加工母齿轮。
假设要制作下面的成型齿轮时Z=30m=1d=m*Z=30mm 假设成型收缩率和根据阴模制作法所得到的修正值之和为 2％。
则要求母齿轮的各参数为 Z=30m=1.02d=m*z=30.6mm 根据这个方法制作ft来的齿轮能得到比较正确的齿形。
但时间长，成本较高。
(2)加上成型收缩率的余量用特殊压力角的切齿道具加上成型收缩率的余量用标准的切齿刀具来制作母齿轮时会造成齿形的偏移，用节点上的压力角的变化来表示的话如下公式所示。
引言概述塑料齿轮在许多工业领域中广泛使用，其优点包括耐磨性、低噪音、重量轻、制造成本低等。
在设计塑料齿轮时，需要考虑材料的选择、齿轮的几何形状、齿轮配对等因素。
本文将为您提供塑料齿轮设计的指南，供您参考。
正文内容1.材料选择耐磨性：选择具有良好耐磨性的塑料材料，如聚酰胺、聚四氟乙烯等。
强度和刚度：根据齿轮所承受的负荷和工作条件，选择具有足够强度和刚度的材料。
温度和化学性质：考虑工作环境中的温度和化学性质对塑料材料的影响，选择合适的材料。
2.齿轮几何形状设计齿轮模数：根据所需齿轮的大小和传动比，选择适当的齿轮模数。
齿轮齿数：根据传动系统的要求和齿轮传动的规则，确定齿轮的齿数。
齿轮压力角：选择合适的齿轮压力角，以确保齿轮传动的平稳性和效率。
齿轮齿形：采用标准的齿轮齿形，如渐开线齿形或弧齿齿形，以提高齿轮传动的效率和平稳性。
齿轮加工方法：选择适当的齿轮加工方法，如注塑成型、压力成型等，以确保齿轮的质量和精度。
3.齿轮配对齿轮啮合角：根据齿轮的齿数和压力角，确定合适的齿轮啮合角度。
齿轮配合间隙：根据齿轮的尺寸和材料弹性变形等因素，确定合适的齿轮配合间隙。
齿轮啮合效率：通过合理的齿轮配对设计，提高齿轮的啮合效率，减小功耗和能量损失。
4.齿轮的强度分析接触应力和弯曲应力分析：对齿轮进行接触应力和弯曲应力分析，以确定齿轮的强度是否满足要求。
材料疲劳强度：根据齿轮的工作条件和循环负荷，计算齿轮的材料疲劳强度，确定齿轮的寿命。
强度裕度：根据齿轮的工作负荷和材料强度，确定齿轮的强度裕度，以确保齿轮的安全可靠性。
5.齿轮导向和润滑齿轮导向设计：设计齿轮的准确导向装置，以确保齿轮的正确对中和运动稳定性。
齿轮润滑：选择合适的齿轮润滑剂，根据齿轮的工作条件和速度，确保齿轮的润滑效果。
总结本文给出了塑料齿轮设计的指南，包括材料选择、齿轮几何形状设计、齿轮配对、齿轮的强度分析以及齿轮导向和润滑等方面的内容。
在设计塑料齿轮时，需要综合考虑多种因素，如工作条件、负荷要求、材料性能等，以确保齿轮的可靠性和效率。
塑料齿轮加工工艺及材料解析塑料齿轮在过去的50年里经历了从新型材料到重要的工业材料的一个变化历程。
今天它们已经深入到许多不同的应用领域中，如汽车、手表、缝纫机、结构控制设施和导弹等，起到传递扭矩和运动形式的作用。
一、塑料齿轮的加工工艺(1)使用专业的仪器设备。
精密齿轮的生产也需要使用专业的检测设备，如用来控制齿轮质量的双齿侧面的滚动检测器、评估齿轮齿面以及其它特征的电脑控制检测器。
(2)温度环境控制。
由于齿轮的尺寸容易受季节性温度变换的影响，甚至打开门让一个叉车通过引起的温度波动都能影响齿轮的尺寸精度，因此模塑商需要严格控制成型区的环境条件。
(3)稳定的动力供给。
可控制聚合物温度和湿度的适宜干燥设备，配有恒定的气流的冷却单元。
有些场合使用自动化技术，通过一个反复的动作，将齿轮从成型的位置移开并放置在传送单元上，达到冷却方式的一致。
二、材料分析（1）乙缩醛.作为一个重要的齿轮制造材料广泛应用于汽车、器具、办公设备等领域，已有40多年的历史。
它的尺寸稳定性能和高耐疲劳和抗化学性可承受温度高达90℃以上。
和金属以及其它塑料材料相比，它具有优异的润滑性能。
(2)P B T聚酯.与乙缩醛、其它类型塑料以及金属材料的产品比较，它运行良好，经常用于齿轮的结构中。
(3)聚酰胺材料，与其它的塑料材料和金属材料比较，具有韧性好和经久耐用的性质，常用于涡轮传动设计和齿轮框架等应用领域但是聚酰胺具有吸湿或润滑剂而造成尺寸变化的特征，使得它们不适合用于精密齿轮领域。
(4)聚苯硫醚（P P S）.的高硬度、尺寸稳定性、耐疲劳和耐化学性能的温度可达到200℃。
它的应用正深入到工作条件要求苛刻的应用领域、汽车业以及其它终端用途等。
(5)液晶聚合物(L C P).它可以忍受高达220℃的温度，具有高抗化学性能和低成型收缩变化。
使用该材料已经做出齿厚约0.066m m的成型齿轮，相当于人头发直径的2/3大小。
1 的疲劳破坏疲劳是一种十分有趣的现象，当材料或结构受到多次重复变化的载荷作用后，应力值虽然始终没有超过材料的强度极限，甚至比屈服极限还低的情况下就可能发生破坏，这种在交变载荷重复作用下材料或结构的破坏现象就叫做疲劳破坏。
如图1所示，F表示齿轮啮合时作用于齿轮上的力。
齿轮每旋转一周，轮齿啮合一次。
啮合时，F由零迅速增加到最大值，然后又减小为零。
因此，齿根处的弯曲应力or也由零迅速增加到某一最大值再减小为零。
此过程随着齿轮的转动也不停的重复。
应力or随时间t 的变化曲线如图2所示。
图1 齿轮啮合时受力情况图2 齿根应力随时间变化曲线在现代工业中，很多零件和构件都是承受着交变载荷作用，工程塑料齿轮就是其中的典型零件。
工程塑料齿轮因其质量小、自润滑、吸振好、噪声低等优点在纺织、印染、造纸和食品等传动载荷适中的轻工机械中应用很广。
疲劳破坏与传统的静力破坏有着许多明显的本质差别：1)静力破坏是一次最大载荷作用下的破坏；疲劳被坏是多次反复载荷作用下产生的破坏，它不是短期内发生的，而是要经历一定的时间。
2)当静应力小于屈服极限或强度极限时，不会发生静力破坏；而交变应力在远小于静强度极限，甚至小于屈服极限的情况下，疲劳破坏就可能发生。
3)静力破坏通常有明显的塑性变形产生；疲劳破坏通常没有外在宏观的显着塑性变形迹象，事先不易觉察出来，这就表明疲劳破坏具有更大的危险性。
工程塑料齿轮的疲劳寿命，是设计人员十分关注的课题，也是与实际生产紧密相关的问题。
然而，在疲劳载荷作用下的疲劳寿命计算十分复杂。
因为要计算疲劳寿命，必须有精确的载荷谱，材料特性或构件的S-N曲线，合适的累积损伤理论，合适的裂纹扩展理论等。
本文对工程塑料齿轮疲劳分析的最终目的，就是要确定其在各种质量情况下的疲劳寿命。
通过利用有限元方法和CAE软件对工程塑料齿轮的疲劳寿命进行分析研究有一定工程价值。
2 工程塑料齿轮材料的确定超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种综合性能优异的新型热塑性工程塑料，它的分子结构与普通聚乙烯(PE)完全相同，但相对分子质量可达(1～4)×106。
塑料齿轮疲劳寿命分析(总5页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除1 齿轮的疲劳破坏疲劳是一种十分有趣的现象，当材料或结构受到多次重复变化的载荷作用后，应力值虽然始终没有超过材料的强度极限，甚至比屈服极限还低的情况下就可能发生破坏，这种在交变载荷重复作用下材料或结构的破坏现象就叫做疲劳破坏。
如图1所示，F表示齿轮啮合时作用于齿轮上的力。
齿轮每旋转一周，轮齿啮合一次。
啮合时，F由零迅速增加到最大值，然后又减小为零。
因此，齿根处的弯曲应力or也由零迅速增加到某一最大值再减小为零。
此过程随着齿轮的转动也不停的重复。
应力or随时间t的变化曲线如图2所示。
图1 齿轮啮合时受力情况图2 齿根应力随时间变化曲线在现代工业中，很多零件和构件都是承受着交变载荷作用，工程塑料齿轮就是其中的典型零件。
工程塑料齿轮因其质量小、自润滑、吸振好、噪声低等优点在纺织、印染、造纸和食品等传动载荷适中的轻工机械中应用很广。
疲劳破坏与传统的静力破坏有着许多明显的本质差别： 1)静力破坏是一次最大载荷作用下的破坏；疲劳被坏是多次反复载荷作用下产生的破坏，它不是短期内发生的，而是要经历一定的时间。
2)当静应力小于屈服极限或强度极限时，不会发生静力破坏；而交变应力在远小于静强度极限，甚至小于屈服极限的情况下，疲劳破坏就可能发生。
3)静力破坏通常有明显的塑性变形产生；疲劳破坏通常没有外在宏观的显著塑性变形迹象，事先不易觉察出来，这就表明疲劳破坏具有更大的危险性。
工程塑料齿轮的疲劳寿命，是设计人员十分关注的课题，也是与实际生产紧密相关的问题。
然而，在疲劳载荷作用下的疲劳寿命计算十分复杂。
因为要计算疲劳寿命，必须有精确的载荷谱，材料特性或构件的S-N曲线，合适的累积损伤理论，合适的裂纹扩展理论等。
本文对工程塑料齿轮疲劳分析的最终目的，就是要确定其在各种质量情况下的疲劳寿命。
