塑料齿轮设计指引.PDF

LNP*专科化合物 塑料齿轮设计指南 2 2 沙伯基础创新塑料沙伯基础创新塑料 导言 塑料齿轮已在范围广泛的应用中确立了传统金属齿轮的重要替代品的地 位。塑料齿轮的用途已经从低功率低精度传动发展到要求更高的动力传输 领域。随着设计师们不断拓展塑料齿轮的应用范围，人们对于塑料在齿轮 设计中的表现和如何利用塑料的独特性能也有了更多的了解。 塑料齿轮具有许多金属齿轮所没有的优点。与金属齿轮相比，它们重量更 轻、惯性更小、运转时噪音更低。塑料通常齿轮不需要润滑，或者可以添 加PTFE或硅油这样的内部润滑剂。塑料齿轮通常比金属齿轮的单位成本更 低，而且在设计时可以结合考虑其他组装性能。此外，这些齿轮还能运用 于许多腐蚀性环境。 热塑性塑料齿轮的最早用途无疑是制造低负载低转 速的纯尼龙和乙缩醛齿轮。随着使用热塑性塑料齿 轮的优点日益明显以及性能更高的新材料的相继问 世，设计师们开始把塑料齿轮用于具有更高要求的 应用场合。而把增强材料和内部润滑剂复合到这些 材料中，则进一步扩大了塑料齿轮的应用范围。 由于缺乏系统的负载承受能力和磨损性能方面的数 据 —至少同随处可得的金属齿轮/材料性能数据相比 情况如此，热塑性塑料在齿轮方面的应用遇到了阻 碍。金属材料的数据通过无数次成功的应用已经得 到积累和确认，并为大多数齿轮设计师所熟知。而 热塑性塑料用作齿轮材料的时间较晚，尚没有充分 的时间来整理大量的负载等级数据，并且热塑性塑 料的独特的机械和热学性能也使得那些尝试通过更 易于获得的信息来推导这些数据的人士无功而返。 尽管如此，还是有一些原则可以用来估测在齿轮中 使用热塑性塑料的技术可行性。这些技术大多是从 原先通过金属测试得出的公式演变而来的，因此没 目录 有考虑到热塑性塑料所具有的某些独特行为。 本手册将尝试揭示在使用这些公式和技术来评价热 齿轮的类型和排列 4 塑性塑料齿轮时必须考虑的一些要素。本文重点将 齿轮的运动 5 放在正齿轮上，然而文中涉及的基本观点也可以扩 塑料齿轮的设计应力分析 7 展运用于其他类型的齿轮。 • 弯曲应力 • 安全系数 • 接触应力 整体塑料齿轮设计 8 • 轮齿设计 • 部件总体设计 • 齿轮的布局 • 组装 • 部件组合 测试 15 齿轮失效机理 16 材料 17 • 润滑添加剂 • 增强材料