MC尼龍齒輪的設計

1.MC尼龍齒輪是金屬等齒輪的替代品
　　MC尼龍兼有耐疲勞、抗沖擊和耐磨等性質，使其在齒輪應用上極受歡迎，已成功地應用在直齒輪、蝸輪、斜齒輪和螺旋齒輪上有25年的歷史。今天在各行業，MC尼龍齒輪正不斷地替代鋼材、木材、銅材、鑄鐵、酚醛。
　　MC尼龍齒輪有如下優點；
　　　◆ 運行噪音低
　　　◆ 無潤滑運行
　　　◆ 比傳統的金屬齒輪慣性低
　　　◆ 耐腐蝕性
　　盡管MC尼龍齒輪的強度明顯比相應的金屬齒輪低，由於它的低摩擦性和低慣性，以及熱塑性塑料齒輪輪齒的彈性（彎曲），在很多應用上可以直接替代金屬--尤其是非鐵金屬、鑄鐵和未經淬硬處理的鋼材。
　　　◆ 材料強度和是否需要潤滑？
　　　◆ 節圓的線速率？
　　　◆ 所需的服務時間？
　　　◆ 工作條件下的環境溫度？

2.直齒輪的設計
步驟1
　　獲得需要的應用數據
　　模數，P
　　齒數，N
　　壓力角，PA
　　齒寬，f (英寸)
　　輸入速度，n (RPM)
　　輸入扭矩，T_I
　　或 輸入馬力，HP_I
步驟2
　　獲得推導數據和修正系數
　　節圓直徑，D_P=N/P
　　齒形系數，y
　　屈服應力，S_b
　　工作壽命系數，C_S
　　速率因素，C_V
　　材料強度因素，C_m
　　溫度修正系數，C_T
　　◆ 環境溫度〈100oF, C_T=1
　　◆ 100oF<環境溫度<200oF
　　　　　　C_T=1/1(1+α(T-100oF))
　　這裡， α=0.022 對應 MC尼龍
　　　　　 α=0.004 對應尼龍101
　　　　　 α=0.010 對應聚甲醛

MC尼龍齒輪的設計

5.裝 配
　　MC尼龍非常適合制造批量比較小例如500件）的大型齒輪。首先澆鑄成毛坯件，然後機械加工成制品，其過程與金屬齒輪的加工相似。
　　這裡提供改進MC尼龍直齒輪適用性的方法，通常采用一系列的技術來保證齒輪與軸之間的固定，包括：
　　◆ 傳遞的力矩較低時，通過開鍵槽或滾花軸進行壓配；
　　◆ 對於較便宜的低力矩齒輪，可用螺絲固定；
　　◆ 對於數量較少的驅動齒輪，通過螺栓沿齒寬連接一個金屬輪轂固定；
　　◆ 傳遞的力矩較大時，采用機械式開鍵槽固定。鍵槽倒圓角後要比方形更好地消除拐角處的應力集中。最小的拐角鍵槽麵積計算公式如下：
　　　　　A = 63000H/nrSk
　　這裡：A=鍵槽麵積
　　　　　H=傳遞馬力
　　　　　n=齒速(rpm’s)
　　　　　r=平均鍵槽半徑
　　　　　Sk=最大允許的鍵槽應力，見表15。

　　如果從上麵公式確定的鍵槽尺寸不實用，那麼應采用帶鍵的法蘭式輪轂和檢查板，檢查板用螺栓連接在齒輪上，螺栓處於特別的節圓半徑上。所需螺栓數量及其直徑按下麵公式計算：

　　最少螺栓數目= 63000HP/ n r1A1Sk

　　r1=螺栓的節圓半徑
　　A1=螺栓的投影麵積（螺栓直徑X與螺栓接觸的齒寬）
　　在裝齒輪時不要過度擰緊螺栓，以免齒輪在正常運轉狀況下，因材料膨脹導致齒輪破裂或者螺栓被剪斷。而且，盡管尼龍墊圈的使用效果較滿意，但我們推薦使用杯形墊圈或相似產品。

設計要點

　 在設計MC尼龍齒輪時，不僅要考慮材料的許用應力，還要考慮它的形變因素。
◆ 塑料齒輪和金屬齒輪相配合時，散熱性和其他性能最理想。當全為塑料齒輪系統運
　 行時，建議使用不相同的材料（如尼龍和酚醛塑料）。
◆ 因磨擦熱和環境條件的變化，塑料比金屬熱膨脹系數高許多，塑料齒輪需要足夠的
　 齒隙，建議齒隙的大小用下列公式計算：

　　　　當齒數為35以下時，齒隙= (0.06～0.1) P (模數)
　　　　當齒數為35以上時，齒隙按照HACHMAN提出的實驗公式計算。

◆ 整個齒根都倒圓角、壓力角200 的齒輪，其屈服強度比14.50壓力角的齒輪得到極大
　 提高，其負荷能力比後者增加15%，或者在同等條件下延長其使用壽命3.5倍。
◆ 在滿足負荷情況下，考慮選擇最小齒的設計，這樣使高速運行產生的齒熱最少。
◆ 為瞭使齒輪具有更高的扭矩，可以考慮將機械加工的鋼件直接鑄造在齒輪裡。
◆ 在所提供的環境因素諸如溫度、濕度和化學條件下，MC尼龍齒輪通常優於其它工程
　 塑料。材料的選擇既取決於環境也取決於操作運行條件。
◆ MC尼龍的使用溫度極限約120℃，當摩擦熱引起的溫度上升超過此極限時，齒輪將無
　 法正常工作；如負載不變時，摩擦熱隨著齒輪轉速的增高而增大，極限情況下甚至
　 導致齒牙表麵熔融。因此，我們建議MC尼龍齒輪的最大線速度應該限制在25 m/s以
　 內。

齒形系數