MC尼龙齿轮的设计的基本要求

首页 > 技术文档 > MC尼龙齿轮的设计的基本要求

MC尼龙齿轮的设计的基本要求

2013-10-24


    MC尼龙兼有耐疲劳、抗冲击和耐磨等性质,使其在齿轮应用上极受欢迎,已成功地应用在直齿轮、蜗轮、斜齿轮和螺旋齿轮上有半个世纪的历史。今天在各行业,MC尼龙齿轮正不断地替代钢材、木材、铜材、铸铁、酚醛。
    制造MC尼龙齿轮,首先浇铸成毛坯件,然后按图纸要求机械加工成齿轮,其过程和金属齿轮的加工基本一样。
    MC尼龙齿轮在工作时,由于接触表面受力摩擦,产生大量的热,摩擦热超过MC尼龙使用温度的极限(约120℃),会影响齿轮的正常工作。其他因素,如负载不变时,则随齿轮转速的增高,摩擦热也随之增大,极限情况下甚至导致齿牙表面熔融。因此,设计MC尼龙齿轮时,不仅要考虑材料的许用应力,还要考虑它的形变因素。根据实际使用经验,纯MC尼龙齿轮的最大线速度应限制在25m/s以内,最高使用温度不宜超过120℃。近年来,由于MC尼龙聚合和复合材料工艺技术的发展,MC尼龙的使用温度也不断提升。
    MC尼龙齿轮出现损坏的情况,一般是齿牙因疲劳而折断,二齿面压缩疲劳或磨耗损坏的现象则几乎没有。迄今为止,对使用MC尼龙或者其他工程塑料制造齿轮,还没有一套完整的国家标准。因此,设计MC尼龙齿轮时,着重考虑如下因素:1、MC尼龙材料的机械强度;2、齿轮形状、模数及厚度;3、齿轮转速;4、啮合齿轮的光洁度;5、轮缘齿宽;6、润滑方式;7、惰性力;8、齿轮使用寿命等。

MC尼龙齿轮设计的注意事项
1、压力角和齿形
    渐开线齿形,其压力角为20°的标准齿,从前度和磨损性等方面来看是最好的;压力角也为20°的短齿,不能传递高负载,磨损也大。14.5°的短齿,齿根强度差,也不理想。其他压力角和齿形的齿轮实际应用不多。
2、齿间隙
    齿间隙对MC尼龙齿轮的性能影响颇大,由于MC尼龙材料的热膨胀比金属大。因此,吸湿尺寸也要增大,所以MC尼龙齿轮的齿间隙要比金属齿轮大。齿间隙量一般为模数的6%—10%,但也有低于此值的。当齿数在35一下时,齿隙量为模数的10%;齿数超过35,齿隙量可用Hachman提出的实验公式:

Sf=S0+0.02α(εδ+εf)·sinα

式中 Sf——齿隙量,mm;
     S0——如金属齿轮所必要的齿隙量,S0=m/30,m为模数;
     α——中心距离,mm;
    εδ——热膨胀修正值;
     εf——吸湿修正值;
     α——啮合压力角。
3、齿轮的破损,往往是由于齿根角和键槽角的裂纹而引起断裂。所以设计MC尼龙齿轮时,要对键槽的强度进行计算,同时,键槽的拐角必须是圆角,约0.5—3R。
    键槽的强度计算,加在键槽上的面压力p由公式计算:
              p=1.91×107H/(d·l·h·n)
式中 p——加于键槽上的面压力,Pa;
     H——传动功率,W;
     n——齿轮转数,r/min;
     d——轴径,cm
     h——键槽深,cm;
     l——键槽长度,cm。
铸型尼龙齿轮的键槽最大许用面压为20MPa,从齿根到键槽顶的距离原则上是齿高的2倍。