科普知识：塑料齿轮
2023-10-31
什么是塑料齿轮？
塑料齿轮的优点：
1.塑料齿轮与同等尺寸的塑料齿轮相比，金属齿轮运行良好，温度和湿度变化时的尺寸稳定性好。塑料在成本、设计、加工和性能上具有很多优势。
2.塑料成型的固有的设计自由度保证了更效率的齿轮制造。可以用塑料成型内齿轮、齿轮组、蜗轮等产品。塑料齿轮同时也是一种满足低静音运行要求的重要材料，这就要求有高精度、新型齿形和润滑性或柔韧性优异的材料出现。
3.塑料制造的齿轮一般不需要二次加工，所以相对于冲压件和机造件金属齿轮，在成本上保证了50%到90%水平的降低。塑料齿轮比金属齿轮轻、惰性好，可用在金属齿轮易腐蚀、退化的环境中。
4.塑料齿轮可以偏转变形来吸收冲击载荷的作用，能较好的分散轴偏斜和错齿造成的局部负荷变化。许多塑料固有的润滑特征使得它们成了打印机、玩具和其它低负荷运转机构的理想齿轮材料。除了运行在干燥的环境中，齿轮还可用油脂或油来润滑。
5.塑料齿轮运行的安静性和防锈性得到认可，这些特性在食品加工，医疗设备和化学加工行业以及消费类应用中非常重要。
6. 许多齿轮都可以使用塑料作为原材料来加工，包括：正齿，伞齿和蜗轮。
7.塑料齿轮和金属齿轮在负载下其接触类型也是不同的。塑料轮齿具有在负载下变形的渐开线表面，将接触压力分布在较大表面上并允许相邻齿之间的接触。这提供了齿轮之间的负载分配，并且有助于在某些应用中改进塑料齿轮的使用寿命，特别是那些具有高冲击载荷和相对较低连续载荷的应用。
8.较轻质量的塑料齿轮意味着它们具有（与其相对的金属齿轮）较低的惯性比，这对于航空航天和一些军事应用是必不可少的。
9.塑料齿轮可以通过注塑加工来得到更好的齿轮强度和更低的成本。
塑料齿轮的分类：
塑胶齿轮传动的类型多样，大致可以分为
1.根据两轴的相对位置和轮齿的方向,可分为以下类型:
1）圆柱齿轮传动；
2）锥塑胶齿轮传动；
3）交错轴斜塑胶齿轮传动。
2.根据塑胶齿轮的工作条件，可分为:
1）开式塑胶齿轮传动式塑胶齿轮传动；（塑胶齿轮暴露在外,不能保证良好的润滑。）
2）半开式塑胶齿轮传动；（塑胶齿轮浸入油池,有护罩,但不封闭）
3）闭式塑胶齿轮传动。（塑胶齿轮、轴和轴承等都装在封闭箱体内,润滑条件良好,灰沙不易进入,安装精确,塑胶齿轮传动有良好的工作条件,是应用最广泛的塑胶齿轮传动）
塑料齿轮制作的材质：
1. 聚甲醛(POM)作为一种齿轮最常用、‘最重要的热塑性工程塑料。由于聚甲醛吸湿性特小，可保证齿轮长时间的尺寸稳定性和在较宽广温度范围内的抗疲劳、耐腐蚀等优良特性和自润性能，一直是塑料齿轮中的首选工程塑料。
2.尼龙(PA66和PA46等)具有良好的坚韧性和耐用度等优点，是另一种齿轮常用工程塑料。
3.聚碳酸酯(PC)具有优良的抗冲击和耐候性、硬度高、收缩率小和尺寸稳定等优点。这种材料无色透明，易于着色，塑件美观，在仪器仪表精密齿轮传动和工艺装饰品中。
4.聚对苯二酞对苯二胺(PPA)具有高热变形稳定性，可以在较高、较宽的温度范围内和高湿度环境中，保持其优越的机械强度、硬度、耐疲劳性及抗蠕变性能
5.聚酯(PBT)可模塑出表面非常光滑的齿轮，未经填充改性塑件的最高工作温度可达150°C。齿轮的传动性能良好，也被经常应用于齿轮结构件中。
6.液晶聚合物(LCP）应用于注塑模数特小的微细塑料齿轮。这种齿轮具有尺寸稳定性好、抗化学性高和成型收缩率低等特点。
7.ABS和LDPE材料被用于各种玩具等低档运动型传动齿轮领域。
8.热塑性弹性体模塑齿轮柔韧性特好，能够很好地吸收传动所产生的冲击负荷，使齿轮噪声低、运行更平稳，能够降低运行噪声。
9.聚苯硫醚(PPS)具有高硬度、尺寸稳定性、耐疲劳和耐化学性能的特点以及长期使用温度可达 200℃以上。
10.聚醚醚酮PEEK及改性聚合物已成功应用十负载较大动力传动齿轮中的高性能塑料，是当今模塑齿轮中的顶级工程塑料。
齿轮是指轮缘上有齿轮连续啮合传递运动和动力的机械元件。齿轮在传动中的应用很早就出现了。19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。 而塑料齿轮传动是一种机械传动，利用两个塑料齿轮的齿相互啮合来传递动力和运动。根据塑料齿轮轴线的相对位置，将其分为平行轴圆柱塑料齿轮传动、相交轴圆锥塑料齿轮传动和交错轴螺旋塑料齿轮传动。它具有结构紧凑、效率高、使用寿命长的特点。塑料齿轮传动是指通过主轮和从动轮的轮齿直接传递运动和动力的装置。在所有的机械传动装置中，塑料齿轮传动装置使用最广泛，可以用来在任何两个轴之间传递运动和动力。
塑料齿轮的优点：
1.塑料齿轮与同等尺寸的塑料齿轮相比，金属齿轮运行良好，温度和湿度变化时的尺寸稳定性好。塑料在成本、设计、加工和性能上具有很多优势。
2.塑料成型的固有的设计自由度保证了更效率的齿轮制造。可以用塑料成型内齿轮、齿轮组、蜗轮等产品。塑料齿轮同时也是一种满足低静音运行要求的重要材料，这就要求有高精度、新型齿形和润滑性或柔韧性优异的材料出现。
3.塑料制造的齿轮一般不需要二次加工，所以相对于冲压件和机造件金属齿轮，在成本上保证了50%到90%水平的降低。塑料齿轮比金属齿轮轻、惰性好，可用在金属齿轮易腐蚀、退化的环境中。
4.塑料齿轮可以偏转变形来吸收冲击载荷的作用，能较好的分散轴偏斜和错齿造成的局部负荷变化。许多塑料固有的润滑特征使得它们成了打印机、玩具和其它低负荷运转机构的理想齿轮材料。除了运行在干燥的环境中，齿轮还可用油脂或油来润滑。
5.塑料齿轮运行的安静性和防锈性得到认可，这些特性在食品加工，医疗设备和化学加工行业以及消费类应用中非常重要。
6. 许多齿轮都可以使用塑料作为原材料来加工，包括：正齿，伞齿和蜗轮。
7.塑料齿轮和金属齿轮在负载下其接触类型也是不同的。塑料轮齿具有在负载下变形的渐开线表面，将接触压力分布在较大表面上并允许相邻齿之间的接触。这提供了齿轮之间的负载分配，并且有助于在某些应用中改进塑料齿轮的使用寿命，特别是那些具有高冲击载荷和相对较低连续载荷的应用。
8.较轻质量的塑料齿轮意味着它们具有（与其相对的金属齿轮）较低的惯性比，这对于航空航天和一些军事应用是必不可少的。
9.塑料齿轮可以通过注塑加工来得到更好的齿轮强度和更低的成本。
塑料齿轮的分类：
塑胶齿轮传动的类型多样，大致可以分为
1.根据两轴的相对位置和轮齿的方向,可分为以下类型:
1）圆柱齿轮传动；
2）锥塑胶齿轮传动；
3）交错轴斜塑胶齿轮传动。
2.根据塑胶齿轮的工作条件，可分为:
1）开式塑胶齿轮传动式塑胶齿轮传动；（塑胶齿轮暴露在外,不能保证良好的润滑。）
2）半开式塑胶齿轮传动；（塑胶齿轮浸入油池,有护罩,但不封闭）
3）闭式塑胶齿轮传动。（塑胶齿轮、轴和轴承等都装在封闭箱体内,润滑条件良好,灰沙不易进入,安装精确,塑胶齿轮传动有良好的工作条件,是应用最广泛的塑胶齿轮传动）
塑料齿轮制作的材质：
1. 聚甲醛(POM)作为一种齿轮最常用、‘最重要的热塑性工程塑料。由于聚甲醛吸湿性特小，可保证齿轮长时间的尺寸稳定性和在较宽广温度范围内的抗疲劳、耐腐蚀等优良特性和自润性能，一直是塑料齿轮中的首选工程塑料。
2.尼龙(PA66和PA46等)具有良好的坚韧性和耐用度等优点，是另一种齿轮常用工程塑料。
3.聚碳酸酯(PC)具有优良的抗冲击和耐候性、硬度高、收缩率小和尺寸稳定等优点。这种材料无色透明，易于着色，塑件美观，在仪器仪表精密齿轮传动和工艺装饰品中。
4.聚对苯二酞对苯二胺(PPA)具有高热变形稳定性，可以在较高、较宽的温度范围内和高湿度环境中，保持其优越的机械强度、硬度、耐疲劳性及抗蠕变性能
5.聚酯(PBT)可模塑出表面非常光滑的齿轮，未经填充改性塑件的最高工作温度可达150°C。齿轮的传动性能良好，也被经常应用于齿轮结构件中。
6.液晶聚合物(LCP）应用于注塑模数特小的微细塑料齿轮。这种齿轮具有尺寸稳定性好、抗化学性高和成型收缩率低等特点。
7.ABS和LDPE材料被用于各种玩具等低档运动型传动齿轮领域。
8.热塑性弹性体模塑齿轮柔韧性特好，能够很好地吸收传动所产生的冲击负荷，使齿轮噪声低、运行更平稳，能够降低运行噪声。
9.聚苯硫醚(PPS)具有高硬度、尺寸稳定性、耐疲劳和耐化学性能的特点以及长期使用温度可达 200℃以上。
10.聚醚醚酮PEEK及改性聚合物已成功应用十负载较大动力传动齿轮中的高性能塑料，是当今模塑齿轮中的顶级工程塑料。
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