塑料齿轮材料分析
POM齿轮基本原理和主要故障分析学习报告
POM齿轮基本原理和主要故障分析学习报告目前我司所使用的步进电机广泛采用的是聚甲醛（POM）材料的小模数齿轮，本次将重点针对POM齿轮的原材料知识、齿轮的基本参数以及在实际过程中经常遇到的步进电机齿轮断齿故障的原因和解决方案这几个方面进行深入学习和思考，具体情况如下：一、聚甲醛(POM)聚甲醛学名聚氧化聚甲醛（简称POM）又称赛钢、特灵。
它是以甲醛等为原料聚合所得。
POM-H（聚甲醛均聚物），POM-K（聚甲醛共聚物）是高密度、高结晶度的热塑性工程塑料，可在-40- 100°C温度范围内长期使用，具有良好的物理、机械和化学性能，尤其是有优异的耐摩擦性能，它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越，又有良好的耐油，耐过氧化物性能。
不足之处在于：由受强酸腐蚀，耐侯差，粘合性差，热分解与软化温度接近，限氧指数小。
很不耐酸，不耐强碱和不耐月光紫外线的辐射。
聚甲醛的拉伸强度达70MPa，吸水性小，尺寸稳定，有光泽，这些性能都比尼龙好，聚甲醛为高度结晶的树脂，在热塑性树脂中是最坚韧的。
具抗热强度，弯曲强度，耐疲劳性强度均高，耐磨性和电性能优良。
由于POM具有较好的综合性能，在热塑性塑料中是最坚硬的，所以是塑料材料中力学性能最接近金属的品种之一，其抗张强度、弯曲强度、耐疲劳强度，耐磨性和电性都十分优良，被广泛用于汽车工业，电子电器，机械设备等。
还可以做水龙头、框窗、洗漱盆。
由于它表面硬度高而且表面致密,它磨耗小,耐疲劳耐冲击,磨擦系数小,并且自润滑,因此,它是制造齿轮的首选。
二、模数“模数”是指相邻两轮齿同侧齿廓间的齿距t与圆周率π的比值(m=t/π)，以毫米为单位。
模数是模数制齿轮的一个最基本参数。
模数越大，齿轮越高也越厚，如果齿轮的齿数一定，则轮的径向尺寸也越大。
模数系列标准是根据设计、制造和检验等要求制订的。
(箭头之间的距离为t)三、聚甲醛（POM）小模数齿轮的主要故障分析目前，在我司使用的步进电机上，主要使用的是聚甲醛（POM）小模数齿轮。
塑料橡胶材料塑料齿轮的设计和制造介绍
（塑料橡胶材料）塑料齿轮的设计和制造介绍塑料齿轮的设计和制造介绍壹塑胶齿轮优缺点和应用相对金属齿轮，塑料齿轮具有质量轻、工作噪音小、耐磨损、无须润滑、能够成型较复杂的形状、大批量生产成本低等优点。
但由于塑料本身具有收缩、吸水，相对金属强度也比较弱，对工作环境要求高，对温度较敏感等特性。
因而，塑料齿轮同时就有精度低、寿命短、使用环境要求高等缺点。
随着新材料的应用及制造技术的发展，塑料齿轮的精度越来越高，寿命也越来越长，且广泛应用于仪器、仪表、玩具、汽车、打印机等行业。
二塑料齿轮的模具制造方法由于塑料制品成型收缩，因此阴模尺寸要较制品尺寸大。
见附图：因而标准的齿轮制品意味着不标准的阴模尺寸。
这就对阴模的制造提ft了严格的要求。
以下是常用的俩种阴模制造方法1.先制作壹母齿轮，然后通过铸造、电火花加工、电铸等方法制作母齿轮。
如：涡轮、涡杆、锥齿轮。
2.不需母齿轮，直接线切割制作阴模。
常用于正齿轮，斜齿轮。
2.1 母齿轮的制作方法前面所提，母模要比制品大，因此标准制品齿轮就必须由特殊母齿轮制作特殊的阴模。
特殊的母齿轮就需特殊的切齿刀来加工。
通常方法：（1）特殊模数的切齿刀具（2）加上成型收缩率的余量用特殊压力角的切齿道具（3）加上成型收缩率的余量用标准切齿刀具（4）不需添加余量用标准切齿刀具以下是各种方法的详细介绍（1）特殊模数的切齿刀具制作壹个特殊模数的切齿刀具，其压力角为标准压力角。
在制作这个切齿刀具时必须考虑到成型收缩率以及后面要讲到的阴模制作法所规定的修正值，然后用这个特殊刀具来加工母齿轮。
假设要制作下面的成型齿轮时Z=30m=1d=m*Z=30mm 假设成型收缩率和根据阴模制作法所得到的修正值之和为 2％。
则要求母齿轮的各参数为 Z=30m=1.02d=m*z=30.6mm 根据这个方法制作ft来的齿轮能得到比较正确的齿形。
但时间长，成本较高。
(2)加上成型收缩率的余量用特殊压力角的切齿道具加上成型收缩率的余量用标准的切齿刀具来制作母齿轮时会造成齿形的偏移，用节点上的压力角的变化来表示的话如下公式所示。
家电用塑料齿轮成型材料配方比例
家电用塑料齿轮成型材料配方比例一、概述家电用塑料齿轮是家电产品中常见的零部件之一，其质量直接影响到家电产品的使用寿命和性能。
而塑料齿轮的成型材料配方比例是塑料齿轮质量的关键因素之一。
本文将就家电用塑料齿轮的成型材料配方比例进行探讨，以期为相关行业提供参考和指导。
二、家电用塑料齿轮成型材料配方比例的重要性1. 家电用塑料齿轮的制作材料家电用塑料齿轮制作常采用的材料有聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）、聚丁二烯橡胶（SBR）等。
不同的材料具有不同的物理性能和化学性能，因此在成型材料配方中需要合理搭配，以满足家电用塑料齿轮的相关要求。
2. 成型材料配方比例对齿轮性能的影响成型材料配方比例直接影响着塑料齿轮的物理性能、耐磨性、耐腐蚀性等方面的表现。
合理的配方比例能够提高塑料齿轮的使用寿命和性能，而不合理的配方比例则可能导致塑料齿轮的功能性能不达标，甚至出现裂纹、碎裂等问题。
三、家电用塑料齿轮成型材料配方比例的优化1. 确定所需的齿轮性能指标在进行家电用塑料齿轮成型材料配方时，首先需要明确所需的齿轮性能指标，包括耐磨性、耐腐蚀性、温度稳定性等。
根据这些性能指标，确定成型材料配方的目标。
2. 合理选择原料比例根据所需的齿轮性能指标，选择合适的原料比例。
在确定原料比例时，需要兼顾原料的成本、可加工性和环保性等因素，以确保最终的成型材料配方既能满足性能要求，又能够在生产过程中得到合理的应用。
3. 进行实验验证确定成型材料配方后，需要进行实验验证。
通过实验验证，可以检验成型材料配方在磨损试验、耐腐蚀试验、温度稳定性试验等方面的性能表现，从而对配方进行调整和优化。
四、结论家电用塑料齿轮成型材料配方比例是影响塑料齿轮性能的重要因素。
通过合理选择原料比例、确定齿轮性能指标，并进行实验验证可以得到具有较高性能的塑料齿轮成型材料配方。
希望本文对于相关行业提供了一定的参考和指导，以促进家电用塑料齿轮的质量提升和应用推广。
塑料齿轮的模数
塑料齿轮的模数摘要：一、塑料齿轮概述二、塑料齿轮的模数定义与计算三、塑料齿轮模数的选择与应用四、塑料齿轮模数对性能的影响五、塑料齿轮模数的优化与发展趋势正文：一、塑料齿轮概述塑料齿轮是一种采用塑料材料制成的齿轮，具有良好的耐磨性、抗腐蚀性、lightweight（轻质）和低摩擦系数等优点。
广泛应用于各种传动装置中，如减速器、变速器等。
二、塑料齿轮的模数定义与计算塑料齿轮的模数（Modulus）是描述齿轮尺寸的一个重要参数，通常用M 表示。
模数越大，齿轮的尺寸越大。
塑料齿轮的模数计算公式为：M = P / z其中，M为模数，P为齿轮的齿数，z为齿轮的齿轮直径。
三、塑料齿轮模数的选择与应用在选择塑料齿轮的模数时，需要考虑以下因素：1.传动比：根据传动比的要求，选择合适的模数。
2.齿轮尺寸：根据齿轮的尺寸要求，选择合适的模数。
3.负载能力：根据负载要求，选择合适的模数。
4.材料性能：根据塑料材料的性能，选择合适的模数。
四、塑料齿轮模数对性能的影响1.模数与齿轮尺寸的关系：模数越大，齿轮尺寸越大，齿轮的承载能力越高。
2.模数与传动比的关系：模数越大，传动比越小。
3.模数与齿轮强度的关系：模数越大，齿轮的强度越高。
五、塑料齿轮模数的优化与发展趋势1.优化方向：提高塑料齿轮的模数，以提高传动比和承载能力。
2.发展趋势：随着塑料材料技术的不断发展，塑料齿轮的模数将越来越大，以满足更高传动比和负载要求。
总之，塑料齿轮的模数是齿轮设计中的关键参数，合理选择模数可以提高齿轮的性能和应用范围。
在实际应用中，要根据传动比、齿轮尺寸、负载要求等因素综合考虑，选择合适的模数。
齿轮材料的选择方法与原因研究
齿轮作为机械传动应用最广泛的一种传动装置，发展历史悠久。
自从1935年纤维尼龙研制成功以来，高分子合成材料工业迅速发展，一种新型材料被应用在齿轮上，形成了塑料齿轮。
与金属齿轮相比，塑料齿轮具有重量轻、惯性小、噪声低、自润滑等优点。
其制品采用开模加工，生产效率高且成本低，经过几十年的发展已广泛应用于汽车电装、仪器仪表、服务机器人、家用电器、办公自动化、智能家居等各种行业领域。
特别是近二十年来，随着高强度、高耐磨等高性能的工程塑料研发改性成功，塑料齿轮朝着承受更高负荷的方向发展，塑料齿轮的应用进一步拓宽，在多个领域更有着“以塑代钢”的应用趋势。
可以说塑料齿轮的迅速发展是齿轮领域的世界性趋势。
随着塑料齿轮这一精度标准的推出，业界企业都深感振奋。
注塑成型塑料齿轮精度标准为产品的计量检测和等级判定提供标准依据，有利于保证产品的质量和可靠性，从而引导产品有序竞争、健康发展，并推动持续创新和行业技术进步。
既可规范企业的生产行为，建立良性市场秩序，助推产业技术进步，又能为企业拓宽采购渠道、减少对外依赖、提高工作时效、大幅降低采购和维修成本。
在选取齿轮材料的时候，一般采用尼龙：尼龙具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易于加工，适于用玻璃纤维和其它填料填充增强改性，提高性能和扩大应用范围,其次其过载保护功能，当扭矩过大，齿轮本身损坏，动力传动中断从而保护下级装置或人身安全，减少损失。
由于尼龙具有无毒、质轻、优良的机械强度、耐磨性及较好的耐腐蚀性，因此广泛应用于代替铜等金属在机械、化工、仪表、汽车等工业中制造轴承、齿轮、泵叶及其他零件。
在生产齿轮的时候，有些厂家会出现尼龙齿轮易碎的情况。
出现这些情况，通常有很多原因。
设备方面：1. 枪管内有死角或障碍物，容易促使熔化物详解。
2. 机械的塑化能力太小，塑料桶内没有塑化；机器的塑化能力太大，塑料桶内的热量和剪切作用太长，塑料容易老化，使产品变脆。
塑料齿轮强度校核
塑料齿轮强度校核在工业生产中，塑料齿轮作为一种常见的传动元件，被广泛应用于各种机械设备中。
塑料齿轮相比金属齿轮具有重量轻、噪音小、润滑要求低等优势，因此备受青睐。
然而，由于塑料材料的特性以及工作环境的恶劣条件，塑料齿轮在使用过程中容易受到外力作用而发生劣化、开裂甚至失效。
因此，对塑料齿轮的强度进行校核显得尤为重要。
在进行塑料齿轮强度校核时，首先需要考虑的是材料的选择。
塑料材料种类繁多，每种材料的力学性能不同，因此需要根据具体的使用环境和受力情况选择合适的材料。
一般来说，常用的塑料材料包括尼龙、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯等。
不同材料的强度、刚度、耐磨性等性能不同，需要根据实际情况进行综合考虑。
其次，对塑料齿轮的结构进行分析也是十分重要的。
塑料齿轮的设计要考虑到受力情况、工作环境、轴向载荷等多种因素，以确保其在使用过程中能够稳定可靠地工作。
在进行强度校核时，需要考虑到齿轮的模数、齿数、齿轮参数等因素，通过有限元分析等方法对齿轮的强度进行评估。
此外，还需要考虑到齿轮的温度、湿度、工作周期等因素对其强度的影响。
塑料材料在不同的工作环境下会受到不同程度的影响，因此需要在强度校核过程中考虑这些因素，以确保齿轮在实际工作中不会因环境因素而发生失效。
最后，在进行塑料齿轮强度校核时，需要结合实际情况进行验证。
通过实际测试、模拟试验等方法，对设计的塑料齿轮进行强度验证，以确保其符合工程要求。
同时，还可以通过对比不同材料、不同结构的齿轮强度设计进行优化，以提高齿轮的使用寿命和可靠性。
总的来说，塑料齿轮强度校核是一项复杂而重要的工作，需要综合考虑材料选择、结构设计、工作环境等多个因素。
通过系统的分析和验证，可以有效提高塑料齿轮的强度和可靠性，确保其在工业生产中能够稳定可靠地工作。
塑料齿轮加工工艺及材料解析
塑料齿轮加工工艺及材料解析塑料齿轮在过去的50年里经历了从新型材料到重要的工业材料的一个变化历程。
今天它们已经深入到许多不同的应用领域中，如汽车、手表、缝纫机、结构控制设施和导弹等，起到传递扭矩和运动形式的作用。
一、塑料齿轮的加工工艺(1)使用专业的仪器设备。
精密齿轮的生产也需要使用专业的检测设备，如用来控制齿轮质量的双齿侧面的滚动检测器、评估齿轮齿面以及其它特征的电脑控制检测器。
(2)温度环境控制。
由于齿轮的尺寸容易受季节性温度变换的影响，甚至打开门让一个叉车通过引起的温度波动都能影响齿轮的尺寸精度，因此模塑商需要严格控制成型区的环境条件。
(3)稳定的动力供给。
可控制聚合物温度和湿度的适宜干燥设备，配有恒定的气流的冷却单元。
有些场合使用自动化技术，通过一个反复的动作，将齿轮从成型的位置移开并放置在传送单元上，达到冷却方式的一致。
二、材料分析（1）乙缩醛.作为一个重要的齿轮制造材料广泛应用于汽车、器具、办公设备等领域，已有40多年的历史。
它的尺寸稳定性能和高耐疲劳和抗化学性可承受温度高达90℃以上。
和金属以及其它塑料材料相比，它具有优异的润滑性能。
(2)P B T聚酯.与乙缩醛、其它类型塑料以及金属材料的产品比较，它运行良好，经常用于齿轮的结构中。
(3)聚酰胺材料，与其它的塑料材料和金属材料比较，具有韧性好和经久耐用的性质，常用于涡轮传动设计和齿轮框架等应用领域但是聚酰胺具有吸湿或润滑剂而造成尺寸变化的特征，使得它们不适合用于精密齿轮领域。
(4)聚苯硫醚（P P S）.的高硬度、尺寸稳定性、耐疲劳和耐化学性能的温度可达到200℃。
它的应用正深入到工作条件要求苛刻的应用领域、汽车业以及其它终端用途等。
(5)液晶聚合物(L C P).它可以忍受高达220℃的温度，具有高抗化学性能和低成型收缩变化。
使用该材料已经做出齿厚约0.066m m的成型齿轮，相当于人头发直径的2/3大小。
塑料齿轮设计指南
2塑料齿轮已在范围广泛的应用中确立了传统金属齿轮的重要替代品的地位。
塑料齿轮的用途已经从低功率低精度传动发展到要求更高的动力传输领域。
随着设计师们不断拓展塑料齿轮的应用范围，人们对于塑料在齿轮设计中的表现和如何利用塑料的独特性能也有了更多的了解。
塑料齿轮具有许多金属齿轮所没有的优点。
与金属齿轮相比，它们重量更轻、惯性更小、运转时噪音更低。
塑料通常齿轮不需要润滑，或者可以添加PTFE或硅油这样的内部润滑剂。
塑料齿轮通常比金属齿轮的单位成本更低，而且在设计时可以结合考虑其他组装性能。
此外，这些齿轮还能运用于许多腐蚀性环境。
目录齿轮的类型和排列4齿轮的运动5塑料齿轮的设计应力分析• 弯曲应力• 安全系数• 接触应力7整体塑料齿轮设计• 轮齿设计• 部件总体设计• 齿轮的布局• 组装• 部件组合8测试15齿轮失效机理16材料• 润滑添加剂• 增强材料• 齿轮副• 塑料对塑料的磨损• 高温齿轮17加工制造• 材料对齿轮精度的影响• 模具设计和齿轮精度• 模塑参数的影响21热塑性塑料齿轮的最早用途无疑是制造低负载低转速的纯尼龙和乙缩醛齿轮。
随着使用热塑性塑料齿轮的优点日益明显以及性能更高的新材料的相继问世，设计师们开始把塑料齿轮用于具有更高要求的应用场合。
而把增强材料和内部润滑剂复合到这些材料中，则进一步扩大了塑料齿轮的应用范围。
由于缺乏系统的负载承受能力和磨损性能方面的数据—至少同随处可得的金属齿轮/材料性能数据相比情况如此，热塑性塑料在齿轮方面的应用遇到了阻碍。
金属材料的数据通过无数次成功的应用已经得到积累和确认，并为大多数齿轮设计师所熟知。
而热塑性塑料用作齿轮材料的时间较晚，尚没有充分的时间来整理大量的负载等级数据，并且热塑性塑料的独特的机械和热学性能也使得那些尝试通过更易于获得的信息来推导这些数据的人士无功而返。
尽管如此，还是有一些原则可以用来估测在齿轮中使用热塑性塑料的技术可行性。
这些技术大多是从原先通过金属测试得出的公式演变而来的，因此没有考虑到热塑性塑料所具有的某些独特行为。
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有很低的摩擦系数和很好的几何稳 定性，特别适合于制作齿轮和轴承。
POM齿轮的性能及适用场合
• 耐疲劳及刚性高于尼龙，吸湿性小，耐磨 好，但尺寸精度低
• 适用场合：适用于中等或较低载荷，
100度以下温度，少润滑或无润滑条件下工 作
物理性能
• 外观呈淡黄或白色，为粉状或粒状固体物， 密度为1.42g/cm3。 • 吸睡率0.2%～0.25% • 易燃，燃烧时，火焰上端呈黄色，下端蓝 色，有熔融滴落现象，并伴有刺激性甲醛 味和鱼腥臭味。
力学特性
1. POM 刚性大，冲击强度高，疲劳强度及 耐磨性好，具有优良的综合力学性能，俗 称“赛钢”。在很多领域中可替代钢、铝、 铜等有色金属材料使用。 2. 表面硬度与铝合金相近，动态摩擦时有自 润滑作用，无噪声，有优良的耐磨性，适 于做长期经受滑动的部件。
• 强度较低，因此传动载荷不能太大； • 使用温度不高，导热系数远低于金属，不 利于散热； • 热胀系数大，吸水吸油后会发胀，当环境 温湿度变化时，尺寸稳定性差； • 由于成型时有收缩，因此注射或浇铸成型 的制品精度不高
塑料齿轮的性能要求
• • • • • • 较高的弯曲和接触疲劳强度； 较高的冲击强度和一定的弹性； 较低的摩擦系数和良好的耐磨性； 较好的成型精度和尺寸稳定性； 低的热膨胀系数和较小的吸水、吸油率； 适当的自润滑性、耐热性，应力开裂倾向 要小； • 成型工艺方便，价格低廉。
聚甲醛（POM）是指分子链中以
( CH2 O )
链节为主的线型聚合物。 具有优异的综合力学性能、良好的 尺寸稳定性和成型加工性，产量在工程 塑料中仅次于PA和PC居第三位。被誉为 “超钢”或者“赛钢”，又称聚氧亚甲 基。
性能参数
密度 1.39g /cm3 吸水率 0.2 % 连续使用温度 —50--110 ℃ 屈服抗拉强度 63MPa 屈服拉应变 10 % 极限拉应变 31 % 缺口冲击韧度 6 Kj/㎡ 洛氏硬度 135MPa 邵氏硬度 85MPa 弹性模量 2600 MPa 软化温度 150 ℃ 热变形温度HDT 155 ℃ 热线膨胀系数 1.1 热导率 031 W/(m×K) 摩擦系数 0.35
402
塑料齿轮的优点
• 可用注射浇铸等方法一次成型复杂的齿轮 零件，提高生产效率，降低成本； • 塑料齿轮摩擦系数低，耐磨性好，传动效 率高，可在无润滑或少润滑条件下运转； • 塑料齿轮有较好的弹性，有吸震防冲击作 用，运转时噪音低，传动平稳； • 耐腐蚀，不生锈，可在腐蚀介质内为 175 ℃，共聚甲醛熔 点力165℃。 长期使用温度不超过100℃。若在受力较小 的情况下，短时使用温度可达140℃。 POM属热敏性聚合物，在成型温度下的热稳 定性差，易分解。
化学性能
• POM有良好的耐溶剂型，特别能耐非极性 有机溶剂，对油脂类也有好的稳定性，但 不耐强酸和强氧化剂； • 耐候性不理想，若用于室外，需加入适当 紫外线吸收剂或抗氧剂。
常用齿轮材料
PA6、PA66: 适用于中等或较低载荷，80度以下温度， 少润滑或无润滑条件下工作 PA610、PA9及PA1010:同上，可在湿度波动较大的情况下工作 浇铸尼龙:适用于大型齿轮的制造 增强尼龙:适用于高载荷、高温场合下使用，传动效率高，运转 时应加润滑油
聚甲醛
PC:高速运转时应加润滑油 改性聚苯醚:可用于高温水或蒸气中工作的精密齿轮 聚酰亚胺:适用于260度温度下长期工作的齿轮 增强聚酯:适用于高等或中低载荷，150度以下温度、润滑条件 下工作 聚苯硫醚:适用于中高载荷、无润滑工作的齿轮 UHMWPE::适用于中低载荷，240度以下的油润滑齿轮 布基酚醛:适用于低载荷齿轮
成型加工特性
• 吸水率低，无需干燥； • 熔体黏度低，流动性好，黏度对剪切速率 较敏感，成型加工温度为170-- 250℃ • 热稳定性差，受热时间长，会引起物料分 解，再进一步氧化成甲酸使制品产生变色 和气泡，成型时应尽量降低温度，缩短物 料在高温下的停留时间
POM的应用
• POM综合性能优良，在机电、化工、仪表、 电子、纺织、农机等有广泛应用。它可代 替多种有色金属（铜、铝、锌）制作一般 结构零件，耐磨件及承受大负荷的零件。 如轴承、齿轮、凸轮、泵叶轮、阀门、泵 体、管道、滑轮、拉链等。在很多新领域 的应用，如医疗技术、运动器械等方面， POM也表现出较好的增长态势。POM具