王 鑫，李 鑫，杜林芳

(1.河南工程学院 机械工程系，河南 郑州 451191；2.河南机电职业学院 机械工程系，河南 郑州 450002)

美国现在在传递动力的选择上，越来越多地采用塑料齿轮，而目前中国国内的塑料齿轮主要被用来传递运动，传输动力一般为1.47 kW，直径范围为101.6～152.4 mm.到2010年，塑料齿轮成型直径可以达到457.2 mm，传送能力可以提高到7.35 kW甚至更高[1].与金属齿轮相比，塑料齿轮的最大弱点在于它的弹性模量较小，轮齿的弯曲强度、齿形和尺寸精度较低.在动力传动中，设计人员提出的以塑代钢方案也备受质疑[2].本文首先利用路易斯公式和有限元软件ANSYS证明塑料齿轮具备较好的传递动力的能力，然后通过比较在不同模具结构下成型塑料齿轮的品质，得出了塑料齿轮的较好模具结构和成型品质.

1 大齿轮模型

依据以上数据，利用PRO/E软件建立大齿轮的三维模型,齿轮的参数如表1所示,三维模型如图1所示.

表1 大齿轮的参数Tab.1 Big gear parameters

图1 齿轮三维模型Fig.1 3D modle of the gear

1.1 塑料齿轮的传输能力计算

在轮系传动过程中，每个齿轮都是一个一端支承在轮缘上的悬臂梁.在轮系传递力的过程中，作用力企图使悬臂梁弯曲并把它从轮缘上剪切下来，因此，齿轮材料需要具备较高的抗弯强度和刚性[2].按照路易斯公式，塑料齿轮的弯曲应力Sb[3]计算公式如下.

(1)

式中：kW—齿轮传递功；d—齿轮分度圆直径；s—转速；Sb—齿轮材料许用应力；Y—齿顶刘易斯齿形系列数；m—齿轮模数；f—齿面宽度.

目前，还没有大量的实验对塑料齿轮进行强度测试，但有……