塑料齿轮的设计注意事项
用于制造系统单个组件的材料会影响制造成本、成品系统的精度以及可施加在单个组件上的负载等因素。齿轮材料有一些基本要求，例如处理齿轮载荷的强度、良好的磨损和对配合齿轮材料的摩擦特性。在广泛的应用中，塑料齿轮是传统金属齿轮的重要替代品。塑料齿轮是某些应用的绝佳选择，因为它们具有理想的特性，例如运行安静和吸收冲击和振动的能力，但与金属齿轮相比，它们的负载能力和精度也较低。
塑料齿轮提供的设计机会是一个主要优势。它们可以模制成难以用金属加工的形状。弹簧和棘爪等其他功能元件可以模制到其中，从而整合零件并降低齿轮减速器的成本、重量和复杂性。由于更快的循环时间和更少的工具磨损或使用注塑成型工艺，塑料齿轮也比金属齿轮更具成本效益。塑料齿轮的制造工艺与金属齿轮相同，通常是铣削或滚齿，塑料齿轮的制造工序也比金属齿轮少得多。极低的切削力允许高进给率。这降低了制造成本。它们的密度通常也低于金属对应物，这意味着它们重量轻且惯性较低。塑料齿轮通常可以在很少或没有润滑的情况下运行，但由于啮合引起的温度升高可以通过润滑剂的冷却效果来控制，并减少摩擦或其他机械系统故障。使用润滑剂时，可能还必须考虑耐腐蚀性。通常，在高速旋转速度的情况下，润滑是至关重要的。塑料齿轮固有的更大弹性导致公差不如金属齿轮重要。
工程师和设计师不能将塑料齿轮仅仅看作是用热塑性塑料铸造的金属齿轮。他们必须注意塑料齿轮特有的特殊问题和注意事项。在设计塑料齿轮时，必须仔细考虑热量和水分的影响。塑料齿轮具有较大的热膨胀系数。此外，它们具有吸收水分和膨胀的亲和力。由于塑料齿轮的热膨胀和吸收水分的倾向，在使用过程中应确保啮合齿轮不卡住。在某种程度上，轴承和游隙的灵活性可以补偿热膨胀。
轮齿具有较低的弹性模量和啮合刚度，因此它们在负载下偏转更大。因此，设计者通常需要增加齿隙和尖端后隙以防止配合齿之间的干扰。有几种方法可用于将反冲引入系统，例如扩大中心距。然而，必须小心以确保接触比保持足够。也可以在制造过程中减薄齿形，但这需要仔细考虑齿的几何形状。如果中心距的微小变化是必要且可行的，那么它可能是最佳且成本最低的折中方案。
齿轮最重要的部分是轮齿。没有齿，齿轮只是一个轮子，在传递运动或动力方面几乎没有用处。也就是说，使用塑料齿轮的一个主要考虑因素是齿轮啮合时施加在轮齿上的弯曲和接触应力。弯曲应力会试图弯曲齿轮齿并从齿轮的大块材料中剪切齿。由于静态载荷和疲劳作用，这些力会导致齿断裂失效。接触应力会导致轮齿表面失效或磨损。换句话说，塑料齿在负载下偏转更多，并将负载分散到更多牙齿上。在大多数应用中，负载共享增加了塑料齿轮的承载能力。为确保令人满意的使用寿命，齿轮的设计必须是动态表面应力在材料的表面耐久极限内。为了最大限度地减少应力集中并最大限度地延长塑料齿轮的使用寿命，根圆角半径应尽可能大，并与共轭齿轮作用一致。应避免横截面和尖角的突然变化，特别是考虑到在模制操作过程中可能产生额外残余应力的可能性。