楊維松,王淑坤

（1.長(zhǎng)春理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130022；2.東方通信股份有限公司，浙江 杭州 310053）

0 引 言

大額現(xiàn)金循環(huán)模塊用于鈔票的連續(xù)存取、傳輸和鑒別，其傳動(dòng)系統(tǒng)主要由齒輪構(gòu)成。大額現(xiàn)金循環(huán)模塊由于涉及到現(xiàn)金，只能在保險(xiǎn)柜這樣空間狹小、溫度高、不能進(jìn)行潤(rùn)滑的環(huán)境下工作，而金屬齒輪又無(wú)法達(dá)到使用要求。

與金屬齒輪相比，熱塑齒輪具有質(zhì)量輕、噪聲小、不銹蝕、可在無(wú)潤(rùn)滑條件下工作的特點(diǎn)，可滿足大額現(xiàn)金循環(huán)模塊的工作要求。但塑料為粘彈性體,失效形式和失效機(jī)理都與金屬齒輪有很大區(qū)別；尤其在開式傳動(dòng)中,輪齒磨損是塑料齒輪的主要失效形式[1]。

因此，如何減小齒輪的磨損，提高熱塑齒輪的壽命一直以來(lái)成為研究的主要課題。邱良恒等[2-3]通過(guò)計(jì)算分析，提出了通過(guò)改善材料導(dǎo)熱性提高塑料齒輪壽命的方法；FRANKLIN[4]通過(guò)干往復(fù)滑動(dòng)條件下進(jìn)行了磨損試驗(yàn)，提出了通過(guò)降低材料的摩擦系數(shù)，可減小摩擦熱從而提高耐磨性；YOUSEF等[5-8]通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析提出了，通過(guò)采用合適的材料可以降低摩擦提高齒輪的疲勞強(qiáng)度和抗磨損性，并可通過(guò)改性獲得更好的性能[9-11]；TABURDAGITAN[12]對(duì)圓柱直齒輪的摩擦生熱過(guò)程進(jìn)行了分析，得出了滑動(dòng)率和接觸強(qiáng)度對(duì)齒面溫升有直接影響的結(jié)論；DENG等人[13]通過(guò)對(duì)提高非對(duì)稱齒形彎曲載荷能力的研究，得出了“增加非對(duì)稱齒輪工作齒側(cè)的齒形分度圓壓力角，可明顯減小非對(duì)稱齒輪齒根彎曲應(yīng)力并提高齒根剛度”的結(jié)論；KAPELEVICH等[14]基于采用較大壓力角工作面和較小壓力角非工作面的設(shè)計(jì)思想,分析得出了采用該種設(shè)計(jì)的齒輪可以提高齒輪齒根彎曲強(qiáng)度，減小齒輪體積，降低齒輪振動(dòng)和噪聲的結(jié)論。

以上研究分析了影響齒輪壽命的主要因素，并從改進(jìn)材料和優(yōu)化齒輪設(shè)計(jì)的方面做了大量工作，得出了通過(guò)改進(jìn)材料有益于提高齒輪壽命，以及通過(guò)改進(jìn)齒形有益于提高齒根彎曲強(qiáng)度及降低噪聲的結(jié)論。但目前尚沒(méi)有通過(guò)齒形變化增加工作面壓力角，以提高熱塑齒輪壽命的報(bào)導(dǎo)。

針對(duì)金融機(jī)具大額現(xiàn)金循環(huán)模塊的工作特點(diǎn)，筆者設(shè)計(jì)工作面35°非工作面20°的雙壓力角非對(duì)稱熱塑齒輪優(yōu)化改進(jìn)方案，并與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)壓力角齒輪進(jìn)行對(duì)比分析，確定改進(jìn)方案對(duì)齒輪磨損的影響規(guī)律。

1 塑料齒輪工作齒面運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)分析

1.1 塑料齒輪工作齒面磨損的數(shù)學(xué)建模

工程塑料作為一種粘彈性體材料，其磨損由粘著磨損和磨料磨損組成，磨損量可由以下公式確定：

W=K×P×V×t

（1）

式中：W—磨損量，mm3；K—磨損因子，（mm3/N·m）×10-8；P—接觸面壓強(qiáng)，MPa；V—相對(duì)滑動(dòng)速度，m/s；t—磨損時(shí)間,s。

工程塑料的磨損同時(shí)包括粘著磨損和磨料磨損，因此建立數(shù)學(xué)模型運(yùn)用Matlab軟件分析塑料齒輪嚙合時(shí)的磨損時(shí)必須考慮接觸應(yīng)力、相對(duì)滑動(dòng)速度和摩擦熱流的影響。

1.2 非對(duì)稱塑料齒輪傳動(dòng)的理論基礎(chǔ)

1.2.1 非對(duì)稱塑料齒輪齒廓線生成原理

非對(duì)稱塑料齒輪與對(duì)稱塑料齒輪的主要區(qū)別為非對(duì)稱塑料齒輪輪齒兩側(cè)的齒廓形狀不同，當(dāng)工作側(cè)的發(fā)生線沿半徑為rbd的工作側(cè)基圓圓周做純滾動(dòng)時(shí)，直線上點(diǎn)M形成的漸開線就是輪齒工作側(cè)齒廓線。同理，非工作發(fā)生線沿半徑為rbc的非工作側(cè)基圓圓周做純滾動(dòng)時(shí)，直線上點(diǎn)N形成的漸開線為輪齒非工作側(cè)齒廓線。

非對(duì)稱塑料齒輪齒廓線的方程式為：

（2）

θMd=tanαMd-αMd;θNc=tanαNc-αNc

（3）

式中：rM—輪齒工作側(cè)漸開線上任意點(diǎn)M的向徑；rN—輪齒非工作側(cè)漸開線上任意點(diǎn)N的向徑；αMd—輪齒工作側(cè)齒廓曲線上M點(diǎn)處的壓力角；αNc—輪齒非工作側(cè)齒廓曲線上N點(diǎn)處的壓力角；θMd—輪齒工作側(cè)齒廓曲線上M點(diǎn)處的展角；θNc—輪齒非工作側(cè)齒廓曲線上N點(diǎn)處的展角。

1.2.2 非對(duì)稱塑料齒輪的正確嚙合條件

由于非對(duì)稱齒輪輪齒兩側(cè)的齒形不同，要保證非對(duì)稱齒輪正確工作，就必須同時(shí)保證嚙合的非對(duì)稱齒輪相鄰兩齒齒廓沿公法線方向的距離在工作側(cè)和非工作側(cè)分別相等，即要保證一對(duì)非對(duì)稱塑料漸開線齒輪的正確嚙合，必須保證兩齒輪在工作側(cè)和非工作側(cè)的基節(jié)分別相等，即：

（4）

（5）

由上式可得，當(dāng)兩個(gè)嚙合齒輪模數(shù)相同的非對(duì)稱雙壓力角漸開線齒輪正確嚙合時(shí)，兩齒輪輪齒在工作側(cè)和非工作側(cè)的分度圓壓力角度一定分別相等，即：

αd1=αd2;αc1=αc2

（6）

式中：m—嚙合齒輪分度圓模數(shù)；z1/z2—齒輪1/齒輪2的齒數(shù)；αd1/αd2—齒輪1/齒輪2工作側(cè)的分度圓壓力角；dbd1/dbd2—齒輪1/齒輪2工作側(cè)齒廓基圓直徑；αc1/αc2—齒輪1/齒輪2非工作側(cè)的分度圓壓力角；dbc1/dbc2—齒輪1/齒輪2非工作側(cè)齒廓基圓直徑。

1.3 不同齒形塑料齒輪工作齒面接觸應(yīng)力分析

根據(jù)赫茲理論，物體表面之間有相同距離的點(diǎn)在公切面上會(huì)形成近橢圓形的區(qū)域[15-16]。因此，同材料嚙合的對(duì)稱齒輪和非對(duì)稱塑料齒輪工作齒面上的平均接觸壓強(qiáng)，都可以根據(jù)赫茲理論建立以下公式：

（7）

式中：Pa—平均齒面接觸壓強(qiáng)；FNC—作用于齒面的法向載荷；E—齒輪材料的彈性模量；b—齒輪寬度；V—齒輪材料泊松比；ρec—輪齒嚙合點(diǎn)的等效曲率半徑。

式（7）中，輪齒嚙合點(diǎn)等效曲率半徑ρec可由以下公式求得：

（8）

（9）

（10）

式中：ρe1—輪齒嚙合點(diǎn)主動(dòng)齒輪曲率半徑；ρe2—輪齒嚙合點(diǎn)從動(dòng)齒輪曲率半徑；gyM—齒面上任意接觸點(diǎn)M與節(jié)點(diǎn)在嚙合線上的距離。

設(shè)此點(diǎn)在主動(dòng)輪上的半徑為rM，則M點(diǎn)在齒輪嚙合線上與節(jié)點(diǎn)的距離表示如下：

（11）

上式中，上面一組符號(hào)適用于主動(dòng)輪的齒頂或從動(dòng)輪的齒根接觸點(diǎn)，下面一組符號(hào)則適用于主動(dòng)輪的齒根或從動(dòng)輪的齒頂接觸點(diǎn)。

公式（7）中，作用于齒面的法向載荷FNC可以表示如下:

（12）

式中：T1—從動(dòng)輪軸的轉(zhuǎn)矩；K—齒輪嚙合區(qū)內(nèi)齒間載荷分配系數(shù)（常取K=0.5）；z1—主動(dòng)輪齒數(shù)；z2—從動(dòng)輪齒數(shù)；rM—嚙合點(diǎn)在主動(dòng)輪上的半徑；α—嚙合齒側(cè)壓力角。

由于輪齒工作時(shí)的交替嚙合而產(chǎn)生的齒間載荷分配和輪齒嚙入及嚙出沖擊的影響，使得輪齒齒面的接觸壓力分布是不均勻的，雙壓力角塑料齒輪嚙合圖如圖1所示。

圖1 雙壓力角塑料齒輪嚙合圖

筆者通過(guò)以上公式對(duì)輪齒工作面平均接觸壓強(qiáng)進(jìn)行了仿真分析，得到大齒輪為主動(dòng)輪的仿真結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同齒形塑料齒輪工作面歸一化壓力角接觸壓力分布

圖2中，坐標(biāo)從左向右依次為雙齒嚙合主動(dòng)齒輪齒根嚙入點(diǎn)、單齒嚙入點(diǎn)、單齒嚙出、雙齒嚙合主動(dòng)大齒輪齒頂嚙出點(diǎn)。工作齒面壓力角為35°非對(duì)稱齒輪和工作齒面壓力角為20°的標(biāo)準(zhǔn)齒輪輪齒工作面平均接觸壓強(qiáng)由圖1中的Pa（35°）和Pa（20°）分別表示。

由圖2可以得出，齒輪從齒根嚙入到齒頂嚙出齒面平均接觸壓強(qiáng)在非對(duì)稱齒輪和標(biāo)準(zhǔn)齒輪下的變化規(guī)律和分布。對(duì)于壓力角為20°標(biāo)準(zhǔn)塑料齒輪，工作齒面平均接觸壓強(qiáng)的最大值出現(xiàn)在單齒嚙合區(qū)，達(dá)到68 MPa；對(duì)于工作齒面壓力角為35°非對(duì)稱塑料齒輪，同樣在單齒嚙合區(qū)達(dá)到56 MPa工作齒面平均接觸壓強(qiáng)的最大值，但相較于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，工作齒面平均接觸壓強(qiáng)無(wú)論是單齒嚙合區(qū)還是雙齒嚙合區(qū)，都呈明顯下降趨勢(shì)。

1.4 不同齒形塑料齒輪工作齒面相對(duì)滑動(dòng)速度分析

對(duì)稱齒輪和非對(duì)稱塑料齒輪的齒輪漸開線都由發(fā)生線在基圓上純滾動(dòng)而形成，輪齒在實(shí)際工作嚙合過(guò)程中存在相對(duì)滑動(dòng)，而且輪齒在不同的嚙合點(diǎn)相對(duì)滑動(dòng)速度不同，在節(jié)線附近的相對(duì)滑動(dòng)速度最小，在節(jié)線處的相對(duì)滑動(dòng)速度為0。

由式（1）可知，在塑料齒輪工作齒面正壓力的作用下，嚙合點(diǎn)齒面磨損量與相對(duì)滑動(dòng)速度成正比。而相對(duì)滑動(dòng)速度隨齒輪轉(zhuǎn)速變化而變化，不能正確對(duì)比齒輪間相對(duì)滑動(dòng)速度的大小，因此筆者通過(guò)引入相對(duì)滑動(dòng)率來(lái)標(biāo)定齒輪間相對(duì)滑動(dòng)速度大小。當(dāng)一對(duì)齒輪嚙合時(shí)，在嚙合區(qū)中任意點(diǎn)的齒面磨損量之比等于其齒面相對(duì)滑動(dòng)率之比[17-18]。

基于此，塑料齒輪的齒面滑動(dòng)磨損程度可用齒面相對(duì)滑動(dòng)率來(lái)反映。從齒輪輪齒的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析齒輪的相對(duì)滑動(dòng)，可以得到塑料齒輪傳動(dòng)的齒面某個(gè)時(shí)刻，在M點(diǎn)嚙合的相對(duì)滑動(dòng)速度表達(dá)式、相對(duì)滑動(dòng)率。

M點(diǎn)的相對(duì)滑動(dòng)速度為：

（13）

相對(duì)滑動(dòng)率為：

（14）

（15）

式中：vm1/vm2—主動(dòng)齒輪/從動(dòng)齒輪在M點(diǎn)的切向分速度；i21—從動(dòng)齒輪和主動(dòng)齒輪的齒數(shù)比；rm1—主動(dòng)齒輪嚙合半徑；αm1—主動(dòng)齒輪在嚙合點(diǎn)的壓力角；r1/r2—主動(dòng)齒輪/從動(dòng)齒輪分度圓半徑；α—齒輪分度圓壓力角。

根據(jù)以上推導(dǎo)，筆者選擇模數(shù)為1，主動(dòng)輪齒數(shù)為36，從動(dòng)齒輪齒數(shù)為24，對(duì)工作齒面壓力角為35°的非對(duì)稱齒輪和工作齒面壓力角為20°的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，在嚙合區(qū)中的相對(duì)滑動(dòng)率進(jìn)行仿真。

其中，小齒輪歸一化嚙合壓力角相對(duì)滑動(dòng)率絕對(duì)值如圖3所示。

圖3 小齒輪歸一化嚙合壓力角相對(duì)滑動(dòng)率絕對(duì)值

大齒輪歸一化嚙合壓力角相對(duì)滑動(dòng)率絕對(duì)值如圖4所示。

圖4 大齒輪歸一化嚙合壓力角相對(duì)滑動(dòng)率絕對(duì)值

由圖（3，4）可以看出：從節(jié)點(diǎn)位置向齒輪齒項(xiàng)和齒根，齒輪的相對(duì)滑動(dòng)率絕對(duì)值隨著嚙合壓力角的變化逐漸增加；同時(shí)，工作齒面壓力角為35°的非對(duì)稱齒輪比工作齒面壓力角為20°的標(biāo)準(zhǔn)齒輪相對(duì)滑動(dòng)率絕對(duì)值減小，在齒頂和齒根部分相對(duì)滑動(dòng)率降低更加明顯。

由此可以得到結(jié)論：與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比，采用大壓力角工作面的非對(duì)稱齒輪，有利于減少齒面的相對(duì)滑動(dòng)率。

1.5 不同齒形塑料齒輪工作齒面摩擦熱流密度分析

對(duì)于塑料齒輪，由于材料性能上的差異,其失效形式已發(fā)生改變。與金屬齒輪相比，塑料齒輪具有導(dǎo)熱、耐熱性差、熱膨脹因數(shù)大等缺點(diǎn),并且容易受到溫度的影響。YELLE等[19]在充分研究了塑料熱塑性對(duì)直齒輪傳動(dòng)影響的基礎(chǔ)上，提出了齒輪傳動(dòng)中嚙合溫度及疲勞強(qiáng)度的預(yù)測(cè)方法。

假定主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的摩擦熱流密度qc的分配是均等的,則在任何嚙合位置，輪齒接觸點(diǎn)C處的主、從動(dòng)輪的摩擦熱流密度qc1和qc2可分別表示為：

（16）

式中：β—摩擦熱流密度的分配因子；μc—摩擦因數(shù)；Pnc—齒面接觸壓力；Vgc—齒面的相對(duì)滑動(dòng)速度；η—摩擦能轉(zhuǎn)化為熱能的系數(shù)，其中β1+β2=1。

設(shè)齒輪1為主動(dòng)齒輪，模數(shù)1，齒數(shù)36，材料POM，從齒根嚙入到齒頂嚙出；齒輪2為從動(dòng)齒輪，模數(shù)1，齒數(shù)24，材料POM，從齒頂嚙入到齒根嚙出。

由于兩種材料相同,熱分配系數(shù)β1=β2=0.5，則工作齒面壓力角為35°的非對(duì)稱齒輪和工作齒面壓力角為20°的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，在嚙合區(qū)歸一化嚙合壓力角熱流密度如圖5所示。

圖5 齒輪嚙合區(qū)歸一化壓力角摩擦熱流密度

根據(jù)圖5可以得知：摩擦熱流密度在齒輪嚙合區(qū)的節(jié)點(diǎn)處為0，隨嚙合點(diǎn)從節(jié)點(diǎn)向齒頂和齒根移動(dòng)，摩擦熱流密度逐漸增加；同時(shí)，在齒嚙合區(qū)的各點(diǎn)處，工作齒面壓力角為35°的非對(duì)稱齒輪比工作齒面壓力角為20°的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，摩擦熱流密度會(huì)減小，減少幅度在齒根和頂處更明顯。

由此可以得到結(jié)論：與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比，采用大壓力角工作面的非對(duì)稱齒輪，有利于減少齒面摩擦生熱。

1.6 塑料齒輪不同齒形工作面齒面齒廓干涉磨損分析

對(duì)于漸開線齒輪傳動(dòng)而言，小齒輪和大齒輪的工作齒廓曲線都是漸開線。當(dāng)齒輪齒基圓大于根圓時(shí)，基圓到根圓這部分齒廓曲線為非漸開線齒廓，使大齒輪齒頂漸開線部分的齒面與小齒輪齒根一部分非漸開線的齒面相接觸，即產(chǎn)生齒廓干涉[20]。

齒輪齒基圓與根圓的差為：

（17）

由式（17）可知，根圓與基圓直徑差的大小與齒數(shù)和工作齒面齒形有關(guān)。

對(duì)于模數(shù)為1的齒輪，當(dāng)其工作齒面齒形壓力角為20°的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，齒輪齒數(shù)在34齒以下時(shí)，根圓直徑小于基圓直徑，工作齒面齒形部分曲線不是漸開線，需要經(jīng)過(guò)修形處理；而熱塑齒輪一般都為模具成形，在齒根處的收縮比最大，很難達(dá)到理想值，從而會(huì)出現(xiàn)頂死或不正常嚙合的磨損情況；當(dāng)非對(duì)稱齒輪的工作齒面齒形壓力角為35°時(shí)，齒輪齒數(shù)在15齒時(shí)，根圓直徑已大于基圓直徑，整個(gè)輪齒曲線全部是漸開線，從而可以消除由齒面修形引起的齒廓干涉。

由此可以得到結(jié)論：與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比，采用大壓力角工作面的非對(duì)稱齒輪，有利于減少和防止塑料齒輪的齒廓干涉，減少工作面齒面齒廓干涉磨損。

2 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造

2.1 非對(duì)稱塑料齒輪材料

筆者采用的齒輪制備材料為美國(guó)爾特普（RTP）公司的聚甲醛（RTP0800-POM），按照ASTM D-3702，采用ECT1604設(shè)備（美國(guó)），采用“Thrust Washer” Wear Test實(shí)驗(yàn)測(cè)得RTP0800型號(hào)聚甲醛的具體性能參數(shù)，如表1所示。

表1 磨損實(shí)驗(yàn)參數(shù)

2.2 非對(duì)稱塑料齒輪相關(guān)參數(shù)選取

當(dāng)齒輪材料為RTP0800聚甲醛，筆者選取工作齒面壓力角為35°的非對(duì)稱齒輪，和工作齒面壓力角為20°的標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)，不同齒數(shù)齒輪的運(yùn)行參數(shù)如表2所示。

表2 不同齒數(shù)齒輪的運(yùn)行參數(shù)

2.3 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造

根據(jù)齒輪計(jì)算分析結(jié)果，由軟件Pro/E生成三維模型，筆者委托東莞市超駿齒輪有限公司完成齒輪注塑加工，齒輪由模具加工成型。

齒輪成型參數(shù)如表3所示。

表3 齒輪成型參數(shù)

3 齒輪實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

根據(jù)表2中的參數(shù)，按表3的加工工藝，筆者對(duì)36齒及24齒的非對(duì)稱齒輪及35齒及22齒的對(duì)稱齒輪進(jìn)行注塑加工；將樣件裝在東方通信開發(fā)的TCRMe1000大額循環(huán)模塊測(cè)試機(jī)上，進(jìn)行壓力測(cè)試。

TCRMe1000大額循環(huán)模塊測(cè)試機(jī)如圖6所示。

實(shí)驗(yàn)中，分別采用由POM制備的非對(duì)稱塑料齒輪和標(biāo)準(zhǔn)塑料齒輪，同時(shí)安裝在測(cè)試樣機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中進(jìn)行測(cè)試，并且保證各對(duì)齒輪受力情況基本相同；經(jīng)壓力測(cè)試后，筆者考查工作齒面齒形壓力角為35°的非對(duì)稱塑料齒輪和工作齒面齒形壓力角為20°的標(biāo)準(zhǔn)塑料齒輪對(duì)輪齒的磨損情況，并記錄各階段的數(shù)據(jù)。

圖6 TCRMe1000大額循環(huán)模塊測(cè)試機(jī)

當(dāng)齒輪在測(cè)試機(jī)上持續(xù)工作3 229 h后，筆者統(tǒng)計(jì)24齒工作齒面齒形壓力角為35°的非對(duì)稱塑料齒輪和22齒工作齒面齒形壓力角為20°的標(biāo)準(zhǔn)塑料齒輪各階段磨損量。

測(cè)試時(shí)間對(duì)塑料齒輪磨損率和單齒磨損質(zhì)量的影響，如表4所示。

表4 測(cè)試時(shí)間對(duì)塑料齒輪磨損率和單齒磨損質(zhì)量的影響

由表4可得：齒輪磨損率隨著測(cè)試時(shí)間的增加而增大，齒輪的單齒磨損量隨測(cè)試時(shí)間增加而增大；當(dāng)測(cè)試時(shí)間為3 229 h時(shí)，工作齒面齒形壓力角為20°的標(biāo)準(zhǔn)塑料齒輪的磨損率為1.37%，而壓力角為35°的非對(duì)稱塑料齒輪的僅為0.68%。同時(shí)測(cè)試后壓力角為35°的非對(duì)稱塑料齒輪平均每齒磨損明顯小于標(biāo)準(zhǔn)塑料齒輪。這說(shuō)明選用非對(duì)稱塑料齒輪的磨損弱于標(biāo)準(zhǔn)塑料齒輪。

以上結(jié)果說(shuō)明，相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒形塑料齒輪，工作齒面齒形壓力角為35°非對(duì)稱塑料齒輪，在接觸應(yīng)力、相對(duì)滑動(dòng)速度、摩擦熱流密度、齒廓干涉磨損方面均有優(yōu)勢(shì)；并且在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，所得到的數(shù)據(jù)也與理論分析的結(jié)果相一致。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)金融機(jī)具大額現(xiàn)金循環(huán)模塊的工作特點(diǎn)，筆者提出了工作面35°非工作面20°的雙壓力角非對(duì)稱熱塑齒輪的優(yōu)化改進(jìn)方案，并與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)壓力角齒輪進(jìn)行了對(duì)比分析，確定了改進(jìn)方案對(duì)齒輪磨損的影響規(guī)律。主要結(jié)論如下：

（1）通過(guò)采用非對(duì)稱塑料齒輪增加輪齒工作面壓力角，可以使齒輪齒面平均接觸壓力減小，按照計(jì)算分析其最大值減小幅度可達(dá)16%，呈明顯下降趨勢(shì)；

（2）非對(duì)稱塑料齒輪工作齒面的相對(duì)滑動(dòng)速度與非對(duì)稱塑料齒輪工作面壓力角有很大的關(guān)系，其相對(duì)滑動(dòng)速度隨著壓力角的增大而減小；

（3）由上述結(jié)果及式（1）可得出結(jié)論，增大非對(duì)稱塑料齒輪的輪齒工作面壓力角，齒間相對(duì)滑動(dòng)磨損減小；

（4）相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)塑料齒輪，工作面采用大壓力角的非對(duì)稱塑料齒輪，可以使輪齒在嚙合區(qū)各點(diǎn)處的摩擦熱流量和最大值都有所減小。同時(shí)，摩擦熱流量最大值減小的幅度在小齒輪齒根和大齒輪齒頂處最大。因此，采用大壓力角的非對(duì)稱塑料齒輪，有利于減少齒面摩擦生熱,減少粘著磨損。

（5）由于非對(duì)稱塑料齒輪可以獲得更大壓力角，使齒輪漸開線向齒根圓延伸,相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)塑料齒輪，可大大減小塑料齒輪輪齒的干涉磨損。