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塑料齿轮有哪些优点呢?

2021/05/08
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  通常金属齿轮是按基本齿条原理进行切削加工的过程来设计的,许多塑料齿轮的设计者采用类似的方法。金属齿轮定义的节圆描述了齿轮与其切削刀具间的安装距离,而齿顶修形是指切齿刀具附加的装调特性,以便加工出所需的齿形,齿轮的全切深实际上指刀具进入齿轮毛坯的多少。然而,对于塑料齿轮而言就不需要这些概念,它们往往还会引起混淆和误解。



  基本齿条方法的最大好处是允许被切制的齿轮相互之间可以任意配对正常啮合,而塑料齿轮通常针对大批量应用而设计。其设计应尽可能使齿轮副装置更结实、坚固,而不是使齿轮能够适应一定的应用范围。下面列出的途径方法,是实现特定传动要求并使齿轮功能达到最大、最优的设计方法。

  目前几乎所有的直齿塑料齿轮都是模制加工,其模腔是用线切割加工的。设计者可以设计完全理想化的数字化齿轮,然后通过线切割加工成实体齿轮。

  渐开线齿轮传动本质上等同于交叉皮带传动。轮齿利用相同的传动路径产生相同的回转效果,主动轮通过传动路径推动被动轮,路径由通过节点的皮带从一个基圆轮离开移向另一个基圆轮。交叉皮带传动的很多参数和齿轮传动完全一致,如基圆、节圆、压力角和基圆切线长度等。

  通过运动几何学及渐开线原理,可根据所需齿轮副的减速比相对确定基圆轮的大小。在此阶段绝对尺寸是不重要的,因为最后齿轮可以做到所需的尺寸大小。然后,选择一个基圆齿厚并在一个齿轮上画出渐开线齿形以及与齿轮的距离,确定其工作压力角。齿轮外径可以不考虑。至此齿轮已经确定,其它部分可以自行展成。部分结构齿轮沿其配对齿轮的节圆回转,形成配对齿轮的齿形轮廓。齿顶在合理的直径处被切除,第二个齿轮沿第一个齿轮的节圆回转形成齿根部分。这就是按最大实体条件设计齿轮。考虑到偏心和模制公差,轮齿需减薄或略微向外拉开以便有足够的间隙,齿轮外径公差比最大实体小,避免干涉。

  这种自展成构建技术使设计者能在塑料齿轮啮合时最大限度的发挥齿轮的作用和性能。轮齿可以做得更长以增加啮合工作区,或加大齿厚以增加齿的强度。仍需注意的是传统齿轮所涉及的接触比和齿轮强度等问题。
  这种设计方法的另一个优点是,CAD绘制的几何图形可用来与模制齿轮进行比较——采用光学方法或扫描式坐标测量机进行对比测量。

  塑料齿轮制造中的下一个关键步骤是模具设计。此阶段需预估塑料齿轮几何形状的收缩情况,否则将造成许多已检测合格的齿轮传动不正常或根本不能正常工作。塑料齿轮的收缩很复杂,大致可分为两个方面:宏观的和局部的。齿轮基体和简单对称的齿轮其主要参数的收缩量基本相同,包括齿轮外径、齿根圆直径、基圆和节圆等。单个轮齿的局部收缩量则完全不同,齿厚和其它参数几乎不收缩。在有些情况下,由于局部作用还可能膨胀,这种情况在空心结晶材料(如尼龙和乙缩醛)中尤为明显。

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