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