塑料齿轮设计与制造

2011-10  

化学工业  

欧阳志喜//石照耀  

364  

582000  

无  

塑料齿轮是近五十年来才发展起来的一种具有重量轻、惯性小、噪声低、自润滑好等特点的新型非金属齿轮。这种齿轮采用模塑成型工艺，生产效率高和制造成本低，已广泛应用于汽车电装、家用电器、办公文仪、食品和环卫、钟表和玩具等产业领域。近二十年来，随着高强度、高耐磨等高性能工程塑料研发和改性的成功，特别是在全球汽车工业飞速发展和军备剧烈竞赛等的驱动下，塑料齿轮的开发与应用已经取得了长足进步。现在塑料齿轮已经在汽车电装产品中成功取代了传统金属齿轮，近来又成功应用于小型航空器上控制表层稳定的动力螺旋器、军用领域中的陀螺仪表及操纵装置中。随着高性能新型热塑性材料不断涌现，有望在消声减振要求更高、机械加工难度更大的齿轮等领域中，获得越来越广泛的应用。总之，塑料齿轮在当代齿轮制造业中，已成为开发最快、应用最广、活力最强的产业之一。塑料齿轮按材料分类，有热塑性齿轮和热固性齿轮两大类，本书仅讨论应用最广的热塑性齿轮。全书共分八章：第一、二章重点介绍了塑料齿轮及其轮系的设计特点与计算方法；第三章简要介绍了塑料齿轮常用材料物性、轮系材料选配及其齿轮失效特点；第四章简要介绍了塑料齿轮的注塑机与周边设备及其国外最新开发的各种微型注塑机；第五章详细讨论了齿轮注射模的设计与制造，重点介绍了多种齿轮型腔和齿轮电极参数设计步骤与方法及其特种加工工艺；第六章塑料齿轮的检测，介绍了国内外有关塑料齿轮检测的最新成果；第七章简要介绍了塑料齿轮轮系的测绘步骤与方法；第八章介绍已获得广泛应用的多种塑料齿轮装置实例。本书图文并茂，列举了大量的示例设计与计算，以便广大读者掌握、应用。在本书综述中，比较系统和全面的简要介绍了塑料齿轮开发应用概况，供非本专业领导和同仁浏览。此外，本书还附有三个有价值的附录，可供读者参考。本书介绍了作者从事塑料齿轮开发与应用三十多年，主持或参与燃气表字轮式计数器与交换齿轮、洗衣机定时器和石英闹钟塑料机芯与传动轮系及精密塑料齿轮模具、汽车雨刮器及摇窗机和启动电机、少齿差行星减速器、汽车电动座椅驱动器及调角器和记忆器的开发设计与制造所取得的点滴经验和科技成果；同时也介绍了国内外有关塑料齿轮的先进经验、最新科技成果和发展动向。特别对《塑料齿轮齿形尺寸》美国国家标准（ANSI/AGMA;1006A97米制单位版）作了详细解读。本书第六章由北京工业大学教授石照耀博士编著，详细介绍了作者本人以及国内外在塑料齿轮检测方面的最新研究成果。在长期的科技攻关的实践中，作者倍感我国塑料齿轮的设计制造水平与发达国家之间存在着较大的差距，深深认识到高精度、高强度等高性能塑料齿轮的研发基础还十分薄弱，目前仍基本上是由企业根据用户的要求自行攻关、开发和生产。这种体制上的缺陷，势必制约我国中高档塑料齿轮设计制造水平的提高，从而造成目前我国仍需从国外进口大量中高档塑料齿轮的被动局面。要突破这一困境，需要有齿轮产品设计、塑性材料研发、注塑模具设计制造、新型注塑设备与新的注塑工艺研究和齿轮检测与试验等多学科的专家团队进行联合攻关来解决。本书可供我国汽车、仪器仪表、家用电器、钟表、办公文仪以及国防军工中从事塑料齿轮及轮系、注塑模具的设计与制造，以及从事注塑工艺和齿轮检测的工程技术人员和技工使用，也可供大专院校有关专业师生和科研院所有关科技人员参考。刘茂青、胥树志、郭永、张海臣、马瑞武、陈龙兴、陈子合、解红林等专家和德国阿博格、德国boy等有关博士为本书提供了许多宝贵资料和意见；郭长生、王永亮、仵文松和北京工业大学精密测控技术及仪器重点试验室等学者为本书所需外文翻译资料提供了大力支持。在此一并致以衷心感谢。由于作者水平有限，书中不妥之处在所难免，恳请批评指正。

本书是国内第一本全面、实用地介绍塑料齿轮设计与制造的技术图书，是作者30多年从事塑料齿轮开发与应用的经验总结，实用性、可操作性强。全书系统、全面地介绍了国内外塑料齿轮设计、制造与应用的技术成果，重点阐述了塑料齿轮及其轮系的设计计算方法、常用材料特性、注塑机、制造工艺及模具设计、检测以及典型塑料齿轮装置的应用等内容。
本书可供汽车、仪器仪表、家用电器、钟表、办公文仪以及国防军工等企业中从事塑料齿轮和齿轮模具设计与制造的广大工程技术人员和技工使用，也可供大专院校有关专业师生参考。

第一章 塑料齿轮设计
第一节 圆柱齿轮的齿形制及其形成
一、渐开线齿形制
二、计时仪器用圆弧齿形制
三、圆柱渐开线齿轮齿形的形成
四、计时仪器用圆弧齿轮齿形的形成
第二节 塑料齿轮轮齿设计
一、塑料齿轮轮齿的修正设计
二、采用定制基本齿条的优化设计
第三节 塑料齿轮结构设计
一、塑料齿轮结构设计要点
二、塑料蜗轮结构设计
三、带金属嵌件的斜齿轮结构设计
四、多功能组合齿轮结构设计
第四节 圆柱渐开线齿轮尺寸计算
一、圆柱渐开线齿轮尺寸的计算
二、齿轮齿厚的确定
三、齿轮齿顶的修缘计算
四、齿轮齿顶圆直径的调整示例计算
五、齿轮齿顶倒圆后的齿顶宽度计算
第五节 齿轮跨棒距M值、公法线长度W计算
一、齿轮M值的计算
二、圆柱蜗杆M值的计算
三、蜗轮M值的计算
四、齿轮公法线长度W的计算
第六节 塑料齿轮精度设计与标准
一、塑料齿轮的精度设计
二、日本塑料齿轮精度标准
第七节 塑料齿轮应力分析及强度计算
一、齿轮副在传动过程中轮齿的作用力
二、轮齿的弯曲应力以及强度计算
三、试验基础上的齿轮强度计算方法
第八节 圆柱渐开线齿轮齿形的绘制
一、概述
二、作图法绘制渐开线齿轮齿形
三、计算-作图法绘制渐开线齿轮齿形
四、实用型代圆弧拟合绘制渐开线齿形
五、齿根过渡圆弧的设计与计算
第二章 塑料齿轮传动轮系设计与计算
第一节 外啮合圆柱渐开线齿轮传动轮系设计与计算
一、设计步骤与要点
二、外啮合圆柱渐开线直齿轮传动轮系参数设计与计算
三、外啮合圆柱渐开线斜齿轮传动轮系参数设计与计算
第二节 内啮合圆柱渐开线齿轮传动轮系设计与计算
一、内啮合圆柱渐开线齿轮在传动中的干涉
二、内啮合圆柱渐开线直齿轮轮系参数设计与计算
三、内啮合圆柱渐开线斜齿轮传动轮系参数设计与计算
四、少齿差内啮合圆柱渐开线齿轮传动轮系参数设计与计算
第三节 圆柱蜗杆传动轮系设计与计算
一、渐开线圆柱蜗杆-斜齿轮传动轮系设计与计算
二、圆柱蜗杆-蜗轮传动轮系设计与计算
第三章 塑料齿轮材料
第一节 常用材料
一、聚甲醛（POM）
二、尼龙（PA66与PA46）
三、聚碳酸酯（PC）
四、聚苯硫醚（PPS）
五、聚醚醚酮（PEEK 450G）
第二节 塑料齿轮材料的匹配及其改性
一、齿轮常用材料的匹配
二、蜗杆-蜗轮常用材料的匹配
三、齿轮材料改性研究
第三节 塑料齿轮的失效
一、塑料齿轮失效形式
二、塑料齿轮传动的磨损特点
三、工程塑料的黏弹性体滞后能耗
四、降低节点处断裂失效的优化设计要点
五、塑料齿轮寿命评估研究进展
六、蜗杆传动中的反常磨损现象
第四章 塑料齿轮制造工艺及其注塑设备
第一节 塑料齿轮制造工艺
一、塑料齿轮的滚齿加工
二、齿轮注射成型工艺的主要特征
三、注射成型齿轮的常见缺陷及其对策
四、塑料制品的后处理
第二节 注塑机及其周边设备
一、立式注塑机
二、卧式注塑机
三、全电动注塑机
四、精密塑料齿轮对注塑机的要求
五、小型注塑机的优势
六、周边设备配置
第三节 精密塑料齿轮注射成型工艺
一、微型塑料齿轮注塑机及其备置
二、二次压缩成型工艺
三、国内微型塑料齿轮生产概况
第五章 塑料齿轮注射模的设计与制造
第一节 齿轮注射模的设计
一、齿轮注射模的设计步骤及其分类
二、齿轮型腔结构设计
三、浇口系统设计
四、排气系统设置
五、冷却水（油）道系统的设置
六、精定位结构设计
第二节 塑料齿轮型腔的参数计算
一、齿轮型腔齿形角的早期修正计算公式
二、各向同性向心收缩的齿轮型腔参数计算方法的讨论
三、以浇口为中心收缩规律的机理分析与试验验证
四、齿轮型腔参数及尺寸的实用计算方法
五、塑料齿轮型腔参数尺寸的计算
第三节 齿轮型腔材料选用
一、齿轮型腔用材料的性能要求
二、齿轮型腔材料的选用
第四节 齿轮型腔制造特种工艺
一、齿轮型腔电火花成型加工工艺
二、齿轮型腔电火花线切割加工工艺
三、齿轮型腔电铸成型工艺
四、齿轮型腔冷挤压成型工艺
五、挤压珩磨工艺
第五节 圆柱塑料齿轮及蜗杆注射模的典型结构与工作步骤
一、双联直齿轮注射模
二、斜齿轮注射模
三、蜗杆注射模
四、四滑块式蜗杆注射模
五、双联直/斜齿轮注射模
六、内直齿轮注射模
第六章 塑料齿轮的测量
第一节 齿轮误差、测量与仪器
一、分析式齿轮测量仪器
二、综合式齿轮测量仪器
第二节 塑料齿轮的单项误差测量
一、测量方法与仪器
二、测量示例
三、误差曲线分析
第三节 塑料齿轮的综合误差测量
一、单面啮合测量
二、双面啮合测量
三、测量元件
四、单啮测量与双啮测量比较
第四节 塑料齿轮的尺寸与缺陷检测
一、齿轮侧隙测量
二、光学投影测量
三、光学影像测量
第五节 塑料齿轮测量新技术——工业CT测量
一、CT测量原理及构成
二、小模数齿轮的CT测量
第七章 塑料齿轮传动轮系测绘
第一节 概述
一、塑料齿轮传动轮系设计的主要特点
二、两类齿轮测绘主要目的与难点
第二节 直齿圆柱渐开线齿轮轮系测绘
一、确定齿数与判断齿形角等的属性
二、测量齿顶圆直径da和齿根圆直径df
三、测量齿轮箱中心距a′
四、齿轮齿形角α、模数m（或径节DP）的确定
第三节 斜齿圆柱渐开线齿轮传动轮系测绘
一、斜齿轮法向齿形角αn的确定与法向模数mn的测定
二、特小模数斜齿轮分度圆螺旋角β与法向模数mn的测定
三、根据中心距a′确定斜齿轮分度圆螺旋角β
第四节 蜗杆-蜗轮传动轮系测绘
一、钢质蜗杆-塑料斜齿轮传动轮系的测绘
二、钢质蜗杆-塑料蜗轮传动轮系的测绘
第五节 计时仪器用齿轮传动轮系的测绘
第八章 塑料齿轮装置
第一节 煤气表字轮式计数器与交换齿轮
一、燃气表字轮式计数器
二、塑料交换齿轮
第二节 石英闹钟塑料机芯与传动轮系
一、石英闹钟塑料机芯
二、“扫描机芯”传动轮系
第三节 汽车雨刮电机、摇窗电机及调角器
一、汽车雨刮电机
二、汽车摇窗机
三、轿车电动座椅调角器
第四节 塑料齿轮行星减速器及少齿差计时器
一、塑料齿轮行星减速器
二、少齿差行星减速器
第五节 汽车电动座椅驱动器及记忆器
一、座椅水平驱动器（HDM）
二、座椅垂直驱动器（VDM）
三、小型座椅调角器
四、座椅腰托驱动器
五、座椅位置记忆器
附录一 不采用基本齿条生成渐开线圆柱齿轮齿形的新途径
附录二 塑料齿轮的强度设计与计算
附录三 塑料齿轮寿命的估算
参考文献

版权页：插图：当以定制基本齿条代替标准基本齿条时，可能获得更大的设计灵活性。这种定制型基本齿条可以表示为其中一个或一个以上参数作了修正的非标准版基本齿条；每种参数修正，有可能改进某一设计目标，但却可能同时影响另一个设计目标。可以组合运用若干个参数修正，以便达成多重目标，或是用后一个修正来缓解前一个修正所带来的负面影响。从定制型基本齿条大多数实例来看，其最终设计的齿轮齿形不容许与由标准基本齿条设计的齿轮，诸如采用标准滚刀滚切加工的齿轮相啮合。对于采用标准齿轮与定制型齿轮配对，也同样会出现这种不相容的情况。现对使用标准基本齿条转换为定制基本齿条的几种常用的修正情况逐一讨论如下。（1）缩短全齿高型（短齿型）这种不同于现行标准基本齿条的差别，可见于早期的齿轮标准中的基本齿条，而目前已被视为过时而很少采用。短齿型齿轮所显示的优点是：轮齿齿根的根切较小，全部载荷主要施加于齿顶段，齿根处弯曲扭矩较低。在配对齿轮齿顶圆直径由于其他原因被缩小的这类应用场合，短齿会呈现增强弯曲强度的作用。另一可能的优点是齿顶段的滑移现象减轻，从而提高了传动效率。有一个促使应用这种定制基本齿条的特殊应用场合是，配对齿轮的制造工艺对其全齿高有所限制，例如冷轧成型的钢制齿轮。短齿的主要缺点是轮系的重合度较小，啮合性能较差。（2）增大全齿高型增大全齿高型修正可参见图1-20中三种试验性基本齿条。其主要优点是轮系的重合度增大，因而对有效中心距变动的兼容程度较高。对于齿数少以及增加齿厚来避免根切的齿轮，这一优点会受到限制。值得注意的是，全齿高不得增大到引起轮齿强度降低的程度，原因不仅在于轮齿过长，还在于齿根圆角半径减小，造成齿根应力集中现象加剧。（3）定制齿根圆角半径型齿根圆角半径增大，有减轻应力集中现象而改善弯曲强度的作用。对于齿根圆角半径为全圆弧的AGMAPT标准基本齿条，只要齿根圆角半径一增大，基本齿条的齿根高就必然降低。其次，齿根圆角半径造成齿根直线段长度的缩短，从而增大齿轮齿根与配对齿轮齿顶之间发生干涉的风险。另一方面，适当减小基本齿条齿根圆角半径，毋需改变基本齿条的齿根高。这样可保留下的直线段齿根高较大，由此转换成的齿轮能与增大齿顶圆直径的配对齿轮匹配，而无“顶一根”干涉之虑。这样的一种组合，能够增大重合度，在弯曲强度不是关键问题的情况下，显示出是一个成功的设计改进。

《塑料齿轮设计与制造》是目前唯一一本介绍塑料齿轮设计与制造的图书，作者从事塑料齿轮的研究、设计、制造三十多年，全书内容非常实用。

无

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此书系统的介绍了塑料齿轮的设计重点和注意事项

作者对塑料齿轮的设计理解很深，赞美之词就不多说。如果能添加一些具体的实例会更好一些，最好能从齿轮传动设计的角度深入一些。

很好，设计用参考吧错的

这方面的书较少.写得详实.对应用者也有很高的参考价值.

好书一本，很详细，很专业。学到了很多！！

大概翻看一下，还是不错的。初中级别推荐。就是tm贵了点。

服务与内容均不错

为我老师购买，比在书店买便宜了十多块钱，还足不出户就拿到手里了，网上购书实在给力

不错，很好，就是折扣不够低。

塑料齿轮伺服系统种应用还是蛮高的 该书要是附带几张用于加工的图纸 我会更喜欢

有些概念网上没有，书上没讲，有些公式只能通过反复论证才知道到底是怎么回事，这让我看起来很纳闷。总体上来说讲的全面，好好研究一下，应该是可以大幅度提升你对塑胶齿轮设计的能力。

纸张有些差，内容不是想象中的那样，总体一般

很适用，比较能帮助到我

从齿轮论坛上看到有人推荐这本书， 看了一下确实是目前国内塑料齿轮方面值得一看的书，谢谢作者分享自已的一些经验。

塑料齿轮方面应该论述比较全面的一本书。

就是我们想要的书，快递服务也特别好，发票也同时开了，很满意！！！

非常好的一本工具类书籍

还好吧，就是一张纸有缺失，不影响看

这本书是正版的，内容很适合于本人用。

作为一般了解还可以,具体问题还得自己解决。