关于塑胶齿轮设计方法的讨论

163crq

一体的带喉圆的塑料蜗轮是如何制造的?
% d3 p* F5 e3 e' _
[ 本帖最后由 163crq 于 2007-3-31 17:02 编辑 ]

mrmrw

很多人问到我们的塑料齿轮加工精度，我回复如下：
# h+ Q) f2 S. W, K; y" z; a1 超小模数齿轮 m=0.1~0.3，精度 JGMA2~4级；
2 小模数精密齿轮 m=0.3~1.0，精度： JGMA2~4级；
& ], j4 @4 W. D; R) }( K8 Q3 大模数齿轮 m=1.0~2.0，精度：JGMA6级；
4 中等模数斜齿轮 m=0.5~0.9 精度：JGMA3~5级；
2 C* _: ^7 H, p1 w5 中等模数精密内齿： m=0.4~0.9，精度：JGMA2~4级；
6 小模数精密蜗杆：m=0.2~0.5，精度：ISO8~10级；
. x' Q" R8 _" P6 x7 中等模数精密蜗杆： m=0.6~1.25，精度ISO8~10级；
注：这个比较常用的一些，材料多为POM和PA66等。

mrmrw

原帖由 163crq 于 2007-3-31 17:01 发表
6 Y2 @% ^, J. r# U% f, I1 A一体的带喉圆的塑料蜗轮是如何制造的?

3 _9 D: Q8 V( b. \这个都是通过模具注塑出来的，不过模具设计比较复杂了。要求出模机构比较麻烦的

mrmrw

转中国齿轮论坛的一些关于塑料齿轮的帖子，虽然这些帖子都是综述性的文章，不过对于想了解塑料齿轮的使用情况等还是有帮助的。
3 g) D3 B) M9 I0 V! [3 w" O( D) s8 y1塑料齿轮成型工艺最新进展
http://www.gearbbs.cn/viewthread.php?tid=71&extra=page%3D1
2 双联塑料齿轮注射模的设计与制造
) v) S% i7 |- M! l2 r" p6 _http://www.gearbbs.cn/viewthread.php?tid=64&extra=page%3D1
+ h/ n/ Y+ Q- J* \& C- }5 s  s3 塑胶齿轮设计以及模具结构设计方面的一点心得
& P4 D- z! f$ d! Z2 h( ahttp://www.gearbbs.cn/viewthread.php?tid=63&extra=page%3D1
$ h9 A2 M2 L) D5 m# R中国齿轮论坛的网址是：www.gearbbs.cn

mrmrw

版主，我这个帖子还不置顶啊？？
& |7 t; E! o  G+ T写了这么多了也没有一点鼓励和奖励？？

mrmrw

谢谢版主
我会继续把这个帖子写下去了

mrmrw

最近由于身体不太舒服，加上工作有点忙，所以这个帖子有一段时间没有更新新的内容了，不过我准备在近期把塑料齿轮的齿形设计部分向大家介绍一下，主要是推荐大家用一个专门的塑料齿轮设计软件，这个软件不是我的，是机械CAD齿轮板块一个版主写的，我验证过了，是一个很好的软件，我准备好资料之后就介绍一下，这也是塑料齿轮设计的最核心技术了

mrmrw

首先介绍一下这个软件，然后我将根据实际对软件绘制的齿形进行对比
- f  G/ S4 ?3 q7 k/ }这个软件是机械CAD齿轮版主niuershiye老师编写的

mrmrw

塑料齿形的绘制是整个塑料齿形设计制造过程中的最关键的一个环节。他之所以重要就是因为：一是齿形绘制可以很好验证设计是否合理，理论齿形是否有干涉；二是塑料齿形是制造模具型腔的最重要的依据，只有绘制好齿形才能将齿轮模具设计的更好。
:lol:
; T4 e0 h! X  ?+ Y' g
[ 本帖最后由 mrmrw 于 2007-4-13 09:47 编辑 ]

mrmrw

看帖的请回帖啊
/ I' _# R9 a4 g9 B8 f" |要不我就没有多少兴趣写下去了 ;) ;)

mrmrw

为了继续这个帖子，下面把齿轮的一些基础概念整理一下供大家参考！
1) 什么是「模数」？
$ l, j1 u) b, {  ?* p9 q9 _8 O★模数表示轮齿的大小。
模数是分度圆齿距与圆周率（π）之比,单位为毫米(mm)。
除模数外,表示轮齿大小的还有ＣＰ（周节：Circular pitch）与ＤＰ（径节：Diametral pitch）。
【参考】　齿距是相邻两齿上相当点间的分度圆弧长。
9 [: W' l) g/ i) Q2) 什么是「分度圆直径」？
0 o$ D3 J' k$ ^+ U1 J) O9 x★分度圆直径是齿轮的基准直径。
决定齿轮大小的两大要素是模数和齿数、
+ D, k$ ?0 ^9 n) _, a0 b( o' x分度圆直径等于齿数与模数(端面)的乘积。
过去,分度圆直径被称为基准节径。最近,按ISO标准,统一称为分度圆直径。
5 z; C7 R3 A4 Y" e0 b3) 什么是「压力角」？
* J+ r4 b- B& {  E  C$ \4 t0 @1 L* U★齿形与分度圆交点的径向线与该点的齿形切线所夹的锐角被称为分度圆压力角 。一般所说的压力角,都是指分度圆压力角。
- }9 @$ [8 A4 ?* I9 W最为普遍地使用的压力角为２０°,但是,也有使用１４．５°、１５°、１７．５°、２２．５°压力角的齿轮。
( `, m, w3 K+ ^3 A/ U- p! R4) 单头与双头蜗杆的不同是什么？
★蜗杆的螺旋齿数被称为「头数」,相当于齿轮的轮齿数。
头数越多,导程角越大。
5) 如何区分Ｒ（右旋）・Ｌ（左旋）？
★齿轮轴垂直地面平放,
轮齿向右上倾斜的是右旋齿轮、 向左上倾斜的是左旋齿轮。
# a2 r& k: L% o6) Ｍ（模数）与ＣＰ（周节）的不同是什么？
★ＣＰ（周节：Circular pitch）是在分度圆上的圆周齿距。单位与模数相同为毫米。　
ＣＰ除以圆周率（π）得Ｍ（模数)。
Ｍ（模数）与ＣＰ得关系式如下所示。
Ｍ（模数)＝ＣＰ／π（圆周率）
! G5 p) B, C$ [) c2 j2 [6 V- _' n两者都是表示轮齿大小的单位。
9 f' ]8 m2 L8 q' K9 v; I7)什么是「齿隙」？
4 V7 @3 M) `! T/ ]2 A★一对齿轮啮合时,齿面间的间隙 。
9 i) K% z# e* a+ ?: E0 w齿隙是齿轮啮合圆滑运转所必须的参数。
2 q; y1 m  i' w! [2 W1 [) M8) 弯曲强度与齿面强度的不同是什么？
★齿轮的强度一般应从弯曲和齿面强度的两方面考虑。
弯曲强度是传递动力的轮齿抵抗由于弯曲力的作用,轮齿在齿根部折断的强度。
' Q& l* z( B8 D' c$ g- Y齿面强度是啮合的轮齿在反复接触中,齿面的抗摩擦强度。
9) 弯曲强度和齿面强度中,以什么强度为基准选定齿轮为好？
( P' m% D) s1 z8 o★一般情况下,需要同时讨论弯曲和齿面的强度。
但是,在选定使用频度少的齿轮、手摇齿轮、低速啮合齿轮时,有仅以弯曲强度选定的情况。最终,应该由设计者自己决定。
10) 什么是螺旋方向与推力方向？
0 @7 z' b3 s# a6 C" f★轮齿平行于轴心的正齿轮以外的齿轮均发生推力。
各类型齿轮变化如下所示。
・斜齿齿轮及斜齿齿条的说明→请点击这里
・弧齿等比伞形齿轮的说明→请点击这里
・弧齿伞形齿轮的说明→请点击这里
0 C6 r# A' j1 i: Z5 ~' d. I・直齿伞形齿轮的推力作用使啮合齿轮相互排斥。
9 y4 U9 N! D" m$ S& _# c・交错轴斜齿轮的说明→请点击这里
0 f$ _0 G$ w- w; \2 R) b- F6 K・蜗杆蜗轮的说明→请点击这里
*有关推力的计算方法,请点击这里做参考。
3 r* d: g- N* `4 E11) 什么是「中心距 」？
★中心距是指一对齿轮的轴间距离 。
$ d) N" V- n5 Y9 e中心距的大小对齿隙产生影响。
+ K. E/ Q1 Q& `; B! Y+ |# y1 j中心距越大,齿隙也越大。
. K/ h% c& ]  k" y4 j% @$ x4 [5 T* C12) 正齿轮的中心距容许差,一般情况下应该取多少？
1 h+ U3 N+ i% X. {9 \★一般取基准值的近似于0的±公差 。
" I2 S! `5 Z4 K8 ^有关的规定有日本齿轮工业会的标准JGMA 1101-01(2000)。
. \1 v, v2 }$ S# V13) 什么是「轴交角 」？
' J: H6 C+ M/ ~$ v★相交轴齿轮（伞形齿轮）及交错轴齿轮（交错轴斜齿轮和蜗杆蜗轮）的二轴间所成之角度。一般为９０°。
轴交角的大小是对轮齿接触及齿隙产生重要影响的要素。
14) 什么是「组装距离 」？
4 I1 m' z$ e# I/ x$ N& T9 j# O★伞形齿轮的圆锥顶点到定位面（安装基准面）的轴向距离。
3 J) i. b8 d5 Z4 ^, _/ {9 d/ N组装距离是影响轮齿接触与齿隙等的重要尺寸。
1 i3 r: g2 u2 _☆小知识：　在英语中,组装距离被称为 Locating distance ( Mounting distance )。
15) 「组装距离 」的尺寸容许差应该取多少？
0 k8 z. r6 a3 {6 U8 j( W★为得到适当的齿隙及轮齿接触,应尽量使容许差接近于0。
5 f, b7 h. M& F, K* X基准尺寸（容许差近似于0）的公差,推荐使用js7～js9。
16) 什么是「零度伞形齿轮」？
★螺旋角为０°的弧齿伞形齿轮。　
, _. d3 I3 r& e  X外形近似于直齿伞形齿轮的弧齿伞形齿轮。
其优点为:
5 o7 W) Q" x6 x. V3 F, @・作用在齿轮上的力与直齿伞形齿轮相同。
・比直齿伞形齿轮强度高、噪音低（就一般而言）。
3 U% t3 ^; ?7 V9 r* \  @2 o6 B" O6 I・因为可以进行磨齿加工＝可以生产出高精度齿轮。
( y* F0 @" |) @$ ?+ D$ t" N☆小知识：　弧齿伞形齿轮的螺旋角一般为３５°
17) 怎样求出ＤＰ（径节）正齿轮的分度圆直径（DP8-15ｚ）？
★将ＤＰ（径节）换算为模数。
- c" I2 h( `/ V1 ^' m1 VＭ（模数） ＝ ２５．４／ＤＰ（径节） ＝ ２５．４／８ ＝ ３．１７５ mm
$ A: Z4 m* y* n& S近似分度圆直径。
7 f' W  x6 s* l) _' M0 Mｄａ ＝ ３．１７５ ×１５ ＝ ４７．６２５ mm
9 d# [" r( L% j6 e【参考】 １英寸＝２５．４ｍｍ
18) 什么是「修鼓形加工」？
★沿齿宽方向修整齿形,使齿宽中央部的齿形呈适当的鼓形 。
通过修鼓形加工,防止齿端部片面接触的发生,使齿轮的齿接触集中在轮齿的中央附近。
, ~& F1 {9 E- l- y/ p% {: L鼓形越大,齿接触面积越小。
" O3 M2 T, h/ ~, D5 f) O; E19) 什么是「齿形修形 」？
★为避免齿轮啮合时发生齿顶干涉,在齿顶附近有意识的修削齿形 。
齿形修形的目的是轮齿的圆滑啮合,近似于齿形方向的修鼓加工。
20) 什么是「齿顶倒角加工」？
7 n" Y# z# b8 P$ O1 ?- T% E! m0 k8 Y★在加工轮齿的同时进行齿顶倒角加工。
" ?+ a  A; k& z$ \. Y( L  Q' P" Z其优点为:
・防止切齿加工时产生的毛刺等。
・防止使用及搬运时容易发生的撞痕。
& e6 [: P  X! O4 M9 v# Z8 {8 Q【注】齿顶＝齿面与齿顶面的交线。
/ _. g; |: c( D21) 双导程蜗杆可以在无齿隙的状态下使用吗？
$ F) H+ I2 h: I; _★基本上讲,不可以。
考虑齿轮的径向跳动（齿轮精度）影响,齿轮在旋转一周过程中,齿隙发生变化,如果其中的一部分齿隙达到零以下的话,有可能导致齿轮无法旋转。
7 m5 f9 Z: P, b" m$ A为了能够圆滑的旋转,齿轮副需要有适当的齿隙。。
齿隙太小会出现以下问题:
' P& s/ }0 E+ O) D8 {・齿面无法形成润滑皮膜,发生金属接触,导致齿面损伤的危险性增大。
, y/ l- y3 x- y* J" C/ X・由于生热使齿隙为零,致使齿轮无法圆滑啮合传动。
! f8 ^" @& h! i( }: p9 T' ^* h22）静音传动的齿轮是什么种类的齿轮？
★齿面经过研磨加工的齿轮精度高、可静音传动。
与正齿轮相比，轮齿呈螺旋状的斜齿齿轮因为「重合率」高,所以噪音更低。
! O5 ^& {: A6 E/ E" d塑料制齿轮也可静音传动。（只是,塑料齿轮的强度低。）

diyee

看了LZ写的东西，受益不少，谢谢！

mrmrw

塑料齿轮设计制造方法之齿轮副理论设计方法研究——这个是我写的关于塑料齿轮的第一篇论文的草稿，感兴趣的同仁可以看看了！后面的文章还在继续写那！这篇论文已经发表在汽车文摘上了，请仅作为学习参考用！

mrmrw

推荐一个齿轮的专业论坛吧
3 |5 U3 S" z4 K# x  N& x" d中国齿轮论坛www.gearbbs.cn

mrmrw

欧阳志喜和niuershiye老师是我国齿轮界大师级的专家。
, ~, z; O/ O& H4 B5 L4 _+ s2 F# C欧阳老师的的个人简介：
1 [1 T! S4 Y  R# F! _. {可以告诉大家：我是从事齿轮专业长达四十多年的一个老兵，一个非常普通的技术人员。长期军工企业工作，退休后先在成都华川电装品公司（还是军工）、后在宁波双林集团工作。如果有人想进一步了解我，请参见本人的《科技工作简介》 工作简历：1960年原重庆203工学院机制专业大本毕业。1960~93年先后在兵器部重庆江陵机器厂（现长安公司一分厂）和中船总重庆前卫仪表厂从事技术及技术管理工作(66~76年下放当工人，从事技革和科研九年)。1993年退休，93~97年受聘在重庆光华电子实业公司，任模具研究所所长；1997年后特聘在成都华川、宁波双林负责指导注塑模具和产品齿轮轮系设计与制造，解决汽车电机开发制造中所出现的各种疑难技术问题。
+ C. b2 I0 Y- w* r技术职务和业绩：1977年工程师、82年高工、88年研究员级高工；`中船总六六二厂总工；1979年任原六机部科学技术谘询委员会委员，89年任中船总研究员级高工评审委员会委员，92年授予有突出贡献享受国务院特殊经贴的专家。获国家级科技成果奖三项，省、部级成果奖二项。1978年出席全国科学大会（个人代表）。1980年出席全国国防系统科技大会（个人代表）。由国防工业出版社出版有关齿轮与齿轮刀具科技专著两本，其中1994年的一本专著（50万字）被评选为国防工业出版社建社四十周年纪念优秀图书。在国内外科技杂志上发表论文48篇，其中有十几篇获省、市、全国优秀论文奖。1986~89年与重庆大学及成都科技大学有关教授合作指导两名硕士研究生。
' ]% Z9 X0 t7 s+ A    主要技术专业与专长：长期从事仪表齿轮轮系及齿轮刀具、齿轮注塑模具等设计与制造、家用煤气（天燃气）流量表、汽车与摩托车电装产品（起动电机、刮水电机、汽车坐椅驱动器）的研制，开发与生产等技术工作长达四十多年。主要技术专长如下：
5 h# h3 h0 }, t" q: Y7 b% R' ?一、仪表齿轮轮系的设计与制造：七~八十年代，在前卫厂为我国水中兵器、洗衣机、家用煤气表等产品测绘和设计了数十种定时器和计数器齿轮传动轮系。在重庆光华公司测绘和设计了上十种中、高档石英闹钟机芯全塑齿轮传动轮系。97~2002年在成都华川，对国内、外多种汽车、摩托车电器中的蜗杆--斜齿轮、蜗杆--蜗轮、行星减速传动轮系的设计特点进行了深入调查与研究；为企业设计了十多种汽车、摩托车启动电机、刮水电机、摇窗电机等产品的特种传动齿轮轮系，部分产品开发样机送日本检测，均获日本电装公司（世介第二大电装品牌公司）的认可。这类电机已成为该厂的主体产品。
% _2 T' S: ?$ X7 B. K+ r- W, A二、齿轮注塑模设计与制造：1979年首次开发成功电风扇摇头用塑料直齿、斜齿轮注射模；七~九十年代期间, 负责指导设计和制造了上百付定时器、石英钟等齿轮和精密塑件注塑模具。近年来又指导设计和制造了多种汽车电器中的直齿、斜齿齿轮注射模。对这类塑料齿轮的成型注塑工艺进行了长时间摸索与试验，取得了丰富的经验与成果。
三、整体硬质合金齿轮滚刀的设计与制造：在前卫厂创建一条m0.05~1.5的整体硬质合金滚刀生产线，具国内领先水平，曾获两项国家级科技成果奖。
四、1997~02年，在成都华川电装品总厂负责指导蜗杆螺纹及直齿、螺旋齿渐开线花键冷挤压用滚轧轮的设计制造；对这类特殊滚轧工件的挤压成型工艺进行了较长时间的摸索和试验，也取得有较丰富的实践经验。去年六月本人又为华川设计了四种为法雷奥新开发的前、后刮水电机轮系。在摩、汽车电装产品轮系设计制造积累了丰富的经验。
6 j( ]& ~2 q3 p* N; @+ I; D五、四年前，特聘到宁波双林集团。主要从事汽车电动座椅HDM驱动器与记忆电位器的轮系设计与产品开发。负责精密蜗杆轧制、驱动螺杆串轧、精密螺母二次攻丝或一攻二挤等特种工艺的研发与生产、精密塑料斜齿轮和蜗杆注塑模具型腔及电极参数的设计制造。产品一次设计制造成功，多项产品现已大批量向国外供货。
6 F' C, Z3 H' G8 ~
niuershiye老师：
6 r& c5 {" b% r: ]7 `7 ~对塑料齿轮研究非常深入，向大家推荐niuershiye老师编写的“渐开线齿廓”软件，可以精确绘制塑料齿轮的齿形、型腔齿形（含渐开线非线性收缩）、线割齿形、刀具等！
我已经进行了实际验证，该软件可以精确的解决塑料齿轮模具型腔齿形的设计、加工等技术难题！对于从事塑料齿轮设计制造人员而言是一个不可多得的好助手！

mrmrw

上传第二篇论文
4 k# K; V% W5 E/ y) w) t0 w6 {; p' @该论文同样发表在汽车文摘上，这个是草稿，请大家斧正了！
支持niuershiye版主！
向大家推荐niuershiye老师编写的“渐开线齿廓”软件，可以精确绘制塑料齿轮的齿形、型腔齿形（含渐开线非线性收缩）、线割齿形、刀具等！
; Y- f  {2 ^- b. G- O) x这篇论文是和以为同事合写的，其中齿形设计部分是我写的，而模具设计部分由另一位同事写的！

mrmrw

给大家看一下PGT齿形，这一对啮合齿轮m=0.5，z1=8，z2=15的标准齿轮，只是齿形标准不同而已，但是可以看出齿形的差别还是很大的。

mrmrw

在这个论坛上齿轮模块人气不旺，这个帖子就结贴了！
0 m5 [5 f: r7 H( K5 F4 W9 Q我把这个帖子转到中国齿轮论坛中继续进行讨论了！
2 ~% a) H* y8 q! C9 F$ k; fhttp://www.gearbbs.cn/?fromuid=9
感兴趣的同仁可以去这个网址看一下了！

bihuaren

之前拜读过楼主在CAD论坛的文章，可以看出楼主在齿轮方面造诣匪浅，但因无法注册所以无法讨教，没想到今天在这又看到了，楼主好象说在海翔铭工作过，我也是在深圳，由于之前的工作关系我跟该公司还有些渊源，敢问楼主是否姓马？

bihuaren

另有几个问题探讨：
- n- u4 |' |7 L$ K" X1 e
1。塑胶齿轮虽然加工时候不存在根切，但对于一对啮合的标准渐开线齿轮，如小齿齿数过少，还是会有干涉的。所谓根切就是因为被加工齿轮齿数过少，加工刀具和被加工齿轮啮合干涉，而且被加工齿轮是固定不动的，这样发生干涉部分齿廓被刀具切除。当然一对齿轮啮合的干涉不会产生根切，因为两个齿轮是可以自由转动的，但由于发生干涉，所以该对齿轮的啮合过程不是纯粹的渐开线齿廓啮合，所以啮合过程会有冲击。
# W/ ~- D7 @! J4 h2。关于齿轮啮合条件，m1cosα1=m2cosα2,此公式应该是标准渐开线齿轮的正确啮合条件，而对于一般渐开线齿轮的正确啮合条件应为：mk1cosαk1=mk2cosαk2.对于渐开线齿廓，其上任一点K的压力角αk都是不一样的，而该点对应的半径为rk的圆上的模数mk也是不同的。所以一对齿轮不能简单的说压力角相同，模数相同，但有一点是始终成立的，一对正确啮合的渐开线齿轮其在各自的节圆处的压力角总是相等的，且等于啮合角，自然节圆上的模数也是一样的。而标准渐开线齿轮只不过是规定分度圆上的模数为m，且其分度圆和各自的节圆是重合的。楼主所提到的改变两个齿轮的压力角和模数只是改变了各自分度圆上的压力角和模数，让其各不相等，这其实就是我们一般所说的变位齿轮吧？

zhdgll

9 y! ~! n, T: k, O$ s3 c' }

mrmrw 发表于 2007-4-2 09:58 http://www.3dportal.cn/discuz/static/image/common/back.gif
& y$ Q7 G6 G* `  w5 J# H# a这个都是通过模具注塑出来的，不过模具设计比较复杂了。要求出模机构比较麻烦的

是用哈夫模吗