塑胶齿轮设计指南与好处

   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。 

   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。

    锥齿轮呈圆锥状，在齿的厚度和高度方向都是锥形 的。轮齿的一端大，另一端小。虽然轮齿的尺寸是 按照齿的较大一端列出的，但强度计算要以轮齿的 中部截面为依据。

    最简单的锥齿轮的类型是伞形齿轮(图5)。这些齿 轮通常用于成90°相交的轴上，但是可以在几乎任 何角度下运转。这样的齿轮既施加推力负载，又施 加轴向负载，必须安装得很准确才能正常工作。虽 然塑料的锥齿轮并不很常见，但是设计师们已开始 研究其用途。其他类型的锥齿轮还有螺旋锥齿轮和 零度锥齿轮。

    端面齿轮是一种特殊类型的齿轮，它的轮齿镶嵌在 齿轮的端面上(图6)。在端面齿轮上，轮齿与齿轮 的轴指向同一方向。端面齿轮可以同正齿轮或斜齿 轮啮合。像锥齿轮一样，两个齿轮的轴必须交叉， 轴的角度通常是90°。

   有三种类型的齿轮通常被称为蜗轮。蜗轮可以安装 在非交叉、非平行的轴上;然而最常见的排列是非 交叉、成90°的轴。蜗轮的特征是其中一个部件有 螺纹。这个部件称为蜗杆(图7)。与蜗杆配合的齿轮 称为蜗轮。

   在塑料齿轮设计中，金属(或偶尔是塑料)蜗杆与 塑料斜齿轮相配合是十分普遍的。这种排列实际上 被称为非包络蜗轮或相错轴斜齿轮。相错轴斜齿轮 安装在彼此不交叉但成一个角度(通常是90°)的两 根轴上。相错轴斜齿轮对它们的轴承既产生轴向负 载，又产生推力负载。

   可惜的是，相错轴斜齿轮只有点接触，因此不能承 受很高的负载。然而，如果齿轮能够磨合一段时间 而不失效，点接触变成了线接触，这就更像单包络 蜗轮，这时承载能力会增大。这是将金属蜗杆与塑 料斜齿轮配合使用的原因之一。斜齿轮首先磨损,然后变成一个标准的蜗轮。把金属蜗杆与塑料蜗轮 或塑料斜齿轮配合使用的另一个原因，是有助于消 除蜗轮组可能产生的大量热量。塑料蜗轮由于与热 有关的因素而失效的情况并不罕见。

相错轴斜齿轮组能够经受中心距和轴间角的小变动 而不会影响齿轮的精度。这个特点使它成为最容易 安装的齿轮之一。

   真正的蜗轮组可分为单包络或双包络蜗轮。在单包 络蜗轮组中，蜗轮有一个带喉齿廓，它包围着蜗 杆，就像螺母包围着螺纹一样(图8)。这就比类似 的斜齿轮有更大的接触面，从而把承载能力增大 了2–3倍。在双包络蜗轮中，蜗杆(图9)和蜗轮都带 喉，并且互相包围。模塑带喉的蜗杆或蜗轮是很困 难的,因此，蜗杆和斜齿轮(交错轴螺旋齿轮)的组 合最为常用。

齿轮材料有一些基本要求。材料必须具有足够强度 以传递齿轮轮齿负载，并对配合齿轮的材料具有良 好的耐磨损性和耐摩擦性。对于某些应用，耐冲击和耐腐蚀性能也至关重要。齿轮设计师必须仔细评估齿轮需要满足的要求(环境要求和力学要求)，并将这些要求与要使用的材料的相关性能进行比较。

如前文所述，用于评估齿轮的值极少可在数据表中找到。标准机械性能和物理性能的评估条件极少会出现在齿轮的工作条件中。如果有各种温度和疲劳 度下的工程性能(如应力-应变同步曲线、拉伸蠕 变或弯曲疲劳)数据，则可以更好地预测材料的行为。但即使有所需的数据，我们仍强烈建议进行原型试验。

虽然大多数磨损数据并不直接适用于齿轮应用，但通过圆盘、环-块或盘-销磨损数据仍可以对可能的 备选材料进行比较分级。在热塑性合成材料相对于 钢和其他金属(铝、铜等)方面，以及热塑性合成 材料在室温和高温方面，已经得到了大量的圆盘实验数据。这种数据可用于筛选齿轮原型的潜在备选 材料。未填充的Nylon6/6的磨损系数200是用于确定某种合成材料是否具有合格磨损率的基准。大于200的磨损系数表明材料具有不可接受的高磨损率，因此不适用于大多数齿轮应用。低于200的磨损系数表明它是一种潜在可行的齿轮材料。

在选择齿轮材料时应使用的另一个数字是限定性PV(压力-速度)值。这个数字表示一种合成材料 的负载或速度极限。在PV测试中，旋转轴承上的负 载会逐渐递增，直至失效。考虑到安全系数，通常 取PV极限值的50%作为最大值来选择合成材料。有 关更完整的对圆盘和PV极限值测试的说明，请参阅LNP*内部润滑热塑性塑料指南。未填充的聚甲醛和 未填充的Nylon6/6是最先在齿轮中普遍使用的两种 热塑性塑料。这些结晶树脂具有良好的内在耐磨损 性, 较低的摩擦系数和良好的耐化学腐蚀性。但是， 它们的成型收缩率高，速度/负载能力低，限制了潜 在的应用范围。如今，许多新的热塑性树脂已经被 合成出来，它们带有内部润滑剂，可以提高耐磨损 性和降低摩擦，并且采用增强材料提高了强度。

塑胶齿轮厂家.塑胶齿轮定制.塑胶齿轮好处.