1. Geometrisches Parameterdesign

1. Modul (m)
    
   Mindestmodul ≥0,5 mm, um unvollständige Zahnfüllung aufgrund schlechter Kunststofffließfähigkeit zu vermeiden.
   • Kleines Modul (m<1,5 mm): Präzisionsinstrumente, kleine Unterhaltungselektronik
   • Großes Modul (m≥2 mm): Langsam laufende Schwerlastanlagen für höhere Tragfähigkeit
2. Zähnezahl (z)
    
   Das Ritzel sollte mindestens 18-20 Zähne haben, um Unterschneidung zu vermeiden (die theoretische Mindestanzahl der Zähne ohne Unterschneidung beträgt 17). Passen Sie die Zähnezahl des getriebenen Zahnrads basierend auf dem Zielübersetzungsverhältnis an, um einen angemessenen Achsabstand zu gewährleisten.
3. Eingriffswinkel (α)
   • Standard 20°: Universelles Design, vollständig kompatibel mit Metallzahnrädern
   • 14,5°: Hochpräzise Antriebe mit geringer Last zur Reduzierung des Eingriffgeräuschs
   • 25°: Schwerlastanwendungen zur Verstärkung der Zahnfußfestigkeit
4. Kopfhöhenkoeffizient (ha*)
    
   Standardwert für Metallzahnräder ist 1,0; Kunststoffzahnräder werden auf 1,2-1,3 eingestellt, um das Eingriffverhältnis zu erhöhen und Betriebsgeräusche zu reduzieren.
5. Stirnbreite (b)
    
   Stellen Sie die Stirnbreite 1,2-1,5 Mal breiter als bei äquivalenten Metallzahnrädern ein, um die Kontaktlast zu verteilen und den Zahnoberflächenabrieb zu verlangsamen.
6. Profilverschiebungsfaktor (x)
    
   Positive Profilverschiebung verstärkt den Zahnfuß des Ritzels; negative Profilverschiebung kompensiert die schwache Kopfhöhe großer Zahnräder und gleicht die gesamte Zahnradfestigkeitsverteilung aus.
7. Eingriffverhältnis (ε)
    
   Halten Sie das Eingriffverhältnis über 1,2, höher als bei Metallzahnradstandards, um ein sanfteres Eingreifen und einen leiseren Lauf zu erzielen.
8. Verrundung & Entformungswinkel
    
   Versehen Sie den Zahnfuß und die Kopfhöhe mit einer Verrundung von ≥0,2 mm, um Spannungskonzentrationen zu reduzieren; stellen Sie einen Entformungswinkel von 1°-2° an der Zahnflanke ein, um die Entformung nach dem Spritzgießen zu erleichtern.
9. Zahnspiel
    
   Bei Kunststoffzahnrädern ist ein größeres Zahnspiel erforderlich, um thermische Ausdehnung und Feuchtigkeitsaufnahme zu kompensieren. Für Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit wählen Sie Materialien mit geringer Wasseraufnahme wie POM und erhöhen Sie das Zahnspiel um 0,1-0,3 mm.

2. Gängige technische Kunststoffmaterialien für Zahnräder

1. POM (Polyoxymethylen / Acetal)
    
   Das gängigste Zahnradmaterial, das sich durch hohe Steifigkeit, ausgezeichnete Selbstschmierung, geringe Reibung und stabile Dimensionsleistung auszeichnet. Ideal für allgemeine Präzisionsgetriebezahnräder.
2. Nylon (PA66, PA1010)
    
   Hervorragende Verschleißfestigkeit, Betriebstemperaturbereich -80°C~125°C, geeignet für komplexe variable Arbeitsbedingungen. Nachteil: Dimensionsverzerrung nach Wasseraufnahme, die eine Kompensation der Toleranz im Nasszustand erfordert.
3. Glasfaserverstärkte Polymere (GFPA, GFPET)
    
   Die Zugabe von ca. 30 % Glasfaser erhöht die Steifigkeit um das 5-10-fache und verbessert die Tragfähigkeit und Hitzebeständigkeit für Kunststoffzahnräder mit mittlerer bis schwerer Last erheblich.
4. PTFE-modifizierte Harze
    
   Reduzieren den Reibungskoeffizienten und verbessern die Selbstschmierung, perfekt für trockenlaufende Zahnradsysteme ohne externe Ölversorgung.
5. Andere Spezialmaterialien
    
   PC, PPS, UHMWPE werden in spezifischen Szenarien wie chemischer Korrosionsbeständigkeit und Geräteeinheiten mit extrem geringem Geräuschpegel eingesetzt.

3. Spritzgusstechnologie

Standard-Formfluss

Kritische Formdesignregeln

1. Berechnung der Schwindungskompensation
    
   Polymere schwinden während des Kühlens, was eine Anpassung des Formzahnmoduls erfordert:
    
   m’ = (1+Schwindungsrate) × m
    
   Typische Schwindung: POM ~1,8 %, PA66 ~1,2 %.
2. Angussgestaltung
    
   Ein gleichmäßiger dreipunktiger kreisförmiger Einspeisungsanguss wird empfohlen, um den radialen Rundlauf des Zahnrads zu minimieren und eine konsistente Genauigkeit des Zahnprofils zu gewährleisten.
3. Entlüftungsrillen-Design
    
   Fügen Sie feine Entlüftungsrillen an den Zahnflanken hinzu, um eingeschlossene Luft zu eliminieren; eingeschlossenes Gas führt zu unvollständiger Zahnfüllung, Oberflächenblasen und reduzierter mechanischer Festigkeit.

4. Strukturelle Designspezifikationen

Wandstärke & Gleichmäßigkeit