齿轮传动是一种应用非常广泛的机械传动方式，具有传动效率高、结构紧凑等优点。但是不可避免的存在制造和安装误差，齿轮传动装置在传动过程中的振动和噪音有时候会比较大，特别是在一些功率稍大的传动装置中，振动和噪音问题遇到的概率会比较高。齿轮修形是降低齿轮传动装置振动和噪音的有效方法之一，近年来也得到了越来越广泛的应用。齿轮修形包括齿廓修形和齿向修形，我们今天一起来聊一下塑胶齿轮和修形。

一．基节误差对传动误差的影响

在真实当中，我们制造不出绝对理想的齿轮，只能接近，一对理想的渐开线齿廓的齿轮，只有两齿轮基圆齿距相等时才能正确啮合，瞬时传动比才能恒定和稳定。但是由于制造误差、装配误差以及齿轮受载后弹性变形等因素的影响，实际上齿轮啮合过程中基圆齿轮不可能完全相等，所以现实当中两齿轮不可能完美的啮合，误差肯定在，但是否能控制好误差不影响应用是重点，但控制和管理误差范围需要不同程度的成本，所有的设计和制造厂家必须在考虑成本的基础上做出改善才是有意义的。当误差变大到不可控时，如果主动齿轮的角速度为常数，从动轮的瞬时角速度将忽大忽小，从而使从动齿轮在运转过程中产生角加速度，进而产生附加冲击力。

如果我们更形象地来说明，当一对平行轴齿轮在运转时，当第一对轮齿啮合结束时，本应第二对轮齿进入啮合起始点，但是由于基节误差导致不能正确啮合。如果主动齿轮的基节小于从动齿轮基节，则会使得第二对轮齿的从动齿轮的齿顶提前进入啮合，从而造成主动齿轮的第二个轮齿在齿根原啮合点以上的部分点上挤碰从动齿轮的齿顶。

由于主动轮匀速旋转，从动齿轮的第二个齿是增速旋转走向合线的，当转过某一个角度后，从动齿轮的第二个齿才进入正常啮合，此后的所有啮合齿轮对都像第二对齿一样周而复始地产生挤碰现象。每一对啮合的从动齿轮的齿顶都有一个增速进入啮合线的瞬时变化过程，产生不可接受的噪声是其中一个后果，齿轮传动的耐疲劳性和寿命也会受到明显的损伤。当主动齿轮转速越高时，产生的噪声也随之严重。若主动齿轮基节大于从动齿轮基节，分析过程类似，齿轮啮合过程中将出现从动齿轮的齿根减速地离开啮合线现象，致使主动齿轮的齿顶挤碰从动轮的齿根附近的点，造成传动的不平衡。

为了减轻或消除齿轮啮合过程中的冲击和动载荷，采用齿廓修形是有效的方法之一，即沿齿高方向从齿面上去除一部分材料，从而改变齿廓形状，消除啮合齿对在啮入和啮出位置的几何干涉。

二．齿廓修形

齿轮传动运转过程中，单齿对啮合和双齿对啮合交替进行。由于制造、装配误差、变形等因素影响，在主动齿轮进入啮入位置时，主动齿轮齿根与从动轮齿顶发生干涉。同理，啮出时主动齿轮的齿顶也会和从动轮齿根发生干涉。这种干涉对齿轮传动是极其不利的，因此非常有必要对齿轮进行齿廓修形。

齿形修形就是切掉齿轮啮合时产生的干涉部分，其主要任务是确定齿轮修形的三要素：修形量、修形长度和修形曲线。一般做法是：1.沿渐开线相距等于基节的段不修形，啮入端和啮出端修形长度相等，修形量从最大值逐渐变化到零；2.修形可以是一对齿轮的齿顶修形，也可以是单个齿轮的齿顶和齿根同时修形，与之匹配的另一个齿轮不修形。

三.齿向修形

齿向修形通常只对小齿轮进行修形，主要包括鼓形修形和齿端修形，齿端修形能够有效减小斜齿轮啮入、啮出时的冲击载荷，但由于齿端修形只是齿端面附近的局部进行修形，而齿轮传动中的影响因素很多，导致轮齿产生各种变形，因此当啮合齿轮的齿宽较大时，就容易引起较为严重的集中载荷，因而在这种情况的时候，齿端修形就可能起不了很好的修形效果。鼓形修形由于是对整个齿宽方向进行修形，以补偿齿轮制造误差和齿轮受载荷时受到的各种弹性形变。齿向修形主要确定两个因素：A.确定鼓形量大小 B.鼓形中心在齿向方向上的位置。

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齿轮是机械传动装置中的重要组成部分,主要传递力矩,承受弯曲和冲击等载荷。为了确保传动系统的寿命和运转稳定性，齿轮需具有以下几个要求：

1.能够抵抗运转过程中的磨损；

2.对于承受交变载荷和冲击载荷的齿轮，基体需有足够的抗弯曲强度和韧性，以免发生变形或断裂；

3.需要有良好的成型工艺性，无论是注塑加工，还是机械加工，优良的加工性都是非常重要的；

4.对降低噪音的需求，最近10几年，无论是金属齿轮还是塑料齿轮，对齿轮传动降噪的应用场景越来越多，要求也越来越高。

齿轮的设计和制造技术是获得优质齿轮的关键之一，齿轮加工的工艺，因齿轮结构形状、精度等级、生产条件可采用不同的方案，而精密注塑就是其中的一种重要加工方式。

四.塑料齿轮的设计

塑料齿轮与金属齿轮最大的差别在于，材料的物性与制造工艺的不同。因此，塑料齿轮的结构设计应该与材料物性和注塑工艺相适应，扬长避短地充分利用和发挥这类非金属材料的特性。

1.塑料齿轮壁厚的基本要求

塑料齿轮的结构设计与任何塑料功能件一样，都会面临一个共同的问题，即塑料件的收缩，而塑料齿轮比一般注塑件在尺寸控制这块，要求会高会更精密。而壁厚在塑料齿轮不同部位的变化控制，是管理尺寸的要点之一。在设计塑胶齿轮时，建议低收缩率的材料（比如PA12 15%玻纤，P OM 30%玻纤等）的壁厚变化应小于25%，建议高收缩率的材料（比如非增强POM，非增强PA66等）的壁厚变化应小于15%。因为塑胶齿轮的壁厚变化较大时，最大的问题是较厚的部分没有较薄的部分冷凝快、收缩多，这样就会导致塑件弯曲变形和尺寸超差。

我们来举个例子说明，可能可以帮助理解。图1所示是一款双联塑胶齿轮，在壁厚设计和内角倒圆的设计是两个重要的点。图1(a)为各部位的壁厚差异较大和内角处没有倒圆的不良设计方案；图2(b)为不良设计方案注塑成型的塑料齿轮，出现有轮缘凹陷，内孔口部相内翘曲；图3(c)则为较好的结构设计方案，该方案有以下优点：

*齿轮各部位齿厚基本一致；

*齿轮腹板的结构和位置合理；