塑料齿轮的设计需充分结合塑料材料特性和实际传动工况，核心是平衡强度、耐磨性、精度和使用寿命，需重点考虑以下因素：

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材料选型适配这是设计的基础，需根据工况匹配材料性能：
载荷与转速：低载荷、低转速选POM或PA6；中载荷且需耐冲击选PA66 + 玻纤；高温工况（＞120℃）选PPS或PEEK。
环境条件：潮湿环境避免未改性尼龙（易吸水变形），可选 POM；腐蚀环境优先 PPS、PTFE；户外场景需添加抗紫外剂的改性塑料。
自润滑需求：无油润滑传动优先 POM（自润滑性最优），或添加石墨、二硫化钼的改性塑料。
1、齿形与模数设计
模数选择：塑料刚性低于金属，需选用较大模数（一般≥0.5mm），避免齿根应力集中导致断齿；小模数齿轮易出现注塑填充不足、齿顶塌边等缺陷。
齿形优化：先采用渐开线齿形，并对齿根进行圆角处理（圆角半径≥0.2m，m 为模数），降低应力集中；可适当增大齿顶高系数，提升啮合重合度，减少冲击噪音。
变位系数：采用正变位设计，增加齿根厚度，提升抗弯强度；避免负变位（易导致齿根变薄）。
2、结构轻量化与刚性平衡
减重设计：在齿轮腹板处开设减重孔（圆形孔最优，避免尖角），减少注塑收缩变形，同时降低转动惯量；但需保证腹板厚度均匀，防止应力不均。
加强筋设计：若齿轮直径较大，可在轮毂与齿圈之间设置径向或辐向加强筋，提升整体刚性；筋条厚度需≤轮毂厚度的 2/3，防止筋条根部产生缩孔、裂纹。
轮毂与轴连接：先采用花键、方形孔等非圆形连接，避免单键连接的应力集中；轮毂长度需足够（一般≥1.5 倍轴径），保证与轴的配合稳定性，配合间隙需考虑塑料的热胀冷缩系数。
注塑成型工艺适配塑料齿轮多为注塑成型，设计需兼顾模具与成型可行性：
脱模斜度：齿面和轮毂孔需设置 0.5°~1°的脱模斜度，避免脱模时拉伤齿面。
浇口位置：先采用中心浇口（如针点浇口），使塑料熔体均匀填充齿腔，减少齿形偏差；避免侧浇口（易导致齿面熔接痕，降低强度）。
收缩率补偿：根据材料收缩率（如 POM 收缩率 1.5%~3.5%），在模具设计时进行尺寸补偿，保证齿轮最终精度。
3、传动系统匹配
啮合参数：控制齿面接触应力（塑料齿轮许用接触应力远低于金属，如 POM 许用接触应力约 20~30MPa），降低啮合冲击；增大啮合中心距公差，适应塑料的热变形。
配对齿轮：塑料齿轮优先与钢齿轮或表面硬化的金属齿轮配对（减少塑料磨损），避免塑料齿轮互配（磨损量大）；配对时金属齿轮齿面需光滑（粗糙度 Ra≤0.8μm）。
润滑设计：无油润滑需控制传动速度（线速度≤2m/s）；有油润滑需选用与塑料兼容的润滑剂（如硅油、酯类油），避免矿物油导致塑料溶胀。
4、温度与环境适应性
热变形补偿：塑料热膨胀系数是金属的 3~10 倍，设计时需预留热胀冷缩间隙，避免高温下齿轮卡死；传动箱体需采用导热性好的材料，及时散发热量。
耐老化设计：户外使用的齿轮需在材料中添加抗氧剂、光稳定剂；避免齿轮暴露在有机溶剂、强酸碱环境中。