关于塑料齿轮箱设计的基本原则 之 强度设计

2018-11-06

关于塑料齿轮箱设计的基本原则 之 强度设计

塑料齿轮应用如此广泛的目前,一下是东莞永合小编多年生产总结的经验。

塑料齿轮箱的设计,和普通的齿轮箱设计有很多的共同点,一般需要满足以下要求:

(1) 强度要求

所有的塑料齿轮箱,都必须满足使用的强度要求,这个是毋庸置疑的。


(2)安装要求

所有的塑料齿轮箱,必须设计在合理的尺寸范围内,这个也是一个最基本的规范之一。


(3)NVH要求

所有的塑料齿轮箱,在运转过程中,必须满足客户对噪音的要求。

同时塑料齿轮箱也有其自身的特点:

(1)强度要求

塑料齿轮箱一般是用于大批量的产品中,因此,塑料齿轮箱的齿轮强度必须在满足强度要求的前提下,尽可能的减少安全裕度。过高的安全裕度,会导致齿轮箱经济性较差,且噪音变得难以控制。一般来说,塑料齿轮箱的安全系数不大于1.2,否则会造成严重的浪费。


1.1 塑料齿轮强度计算的标准

和金属齿轮可以用ISO 强度计算标准包打天下不同,塑料齿轮箱强度的计算标准,目前还没有一个国际通用的计算标准。


1.2 弯曲强度计算准则

塑料齿轮箱弯曲强度(和断齿相关)的设计,要特别重视,对于无玻纤/碳纤维填充的材料,只考核弯曲强度的计算即可。


1.3 接触强度的计算准则

塑料齿轮箱其齿轮在很多应用中,是允许出现磨损的,因此,不必纠结于齿轮的接触疲劳强度达到1,否则塑料齿轮箱将严重过设计。


试想,全寿命周期下,齿轮完好无损,连最细微的磨损都没有,这是不是有些过设计了?

曾经听到过多次关于汽车的讨论,日本车,在某个固定公里数之前,一般都不出现问题,过了某个固定的公里数(年限)后,车子的多个零部件都陆续出现问题。其实,这就是日本人的厉害之处,他们把每个零部件的生命周期考虑的非常好,刚好到寿命,产品出现问题,在此之前产品完好无损,这是最理想的设计状态。

另外,笔者在试算各个公司的设计强度时,发现很多公司的设计工程师的各级强度设计不够均衡,比如笔者最近在计算的两级行星结构,其强度分配如下(所有数据为虚构,和实际情况略有出入):


从强度分配看,第二级行星齿轮强度严重不足。第一级的强度高于第二级差不多70%,这样的结构严重不合理。如果您仔细看,会发现接触疲劳强度在两级 行星轮和内齿圈均有不足,这其实问题不大,这只是会导致塑料齿轮箱有磨损出现。

  关于塑料齿轮箱的噪音设计,则是一个很大的课题,东莞市永合塑料齿轮箱小编会再后期继续为大家分解