VDI 2736 Blatt 1-2016 Thermoplastic gear wheels - Materials material selection production methods production tolerances form design.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREThermoplastische ZahnrderWerkstoffe, Werkstoffauswahl, Herstellverfahren,Herstellgenauigkeit, GestaltenThermoplastic gear wheelsMaterials, material selection, production methods,production tolerances, form designVDI 2736Blatt 1 / Part 1Ausg. deutsch/englischIssue German/Eng

2、lishVDI-Handbuch Getriebetechnik II: Gleichfrmig bersetzende GetriebeVDI-Handbuch KunststofftechnikVDI-Handbuch WerkstofftechnikVDI-RICHTLINIENDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 21.200, 83.080.20 Juli 2016July 2016The German version of this standard shall be taken as authorit

3、a-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 22 Normative Verweise . . . . . . . . . . . . . . 23 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Forme

4、lzeichen und Abkrzungen . . . . . . . 35 Werkstoffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55.1 Mechanische Eigenschaften. . . . . . . . . 65.2 Thermische Eigenschaften . . . . . . . . . 95.3 Querkontraktionszahl . . . . . . . . . . . . 95.4 Chemische Bestndigkeit . . . . . . . . . . 116 Orientierun

5、gsschwerpunkte fr dieWerkstoffauswahl. . . . . . . . . . . . . . . . 126.1 Art der Schmierung . . . . . . . . . . . . . 126.2 Versagensarten bei Kunststoffzahnrdern. . 146.3 Art der Beanspruchung . . . . . . . . . . . 156.4 Technoklima. . . . . . . . . . . . . . . . . 176.5 Werkstoffkombinationen .

6、 . . . . . . . . 186.6 Auswahlvorschlge fr Schmierstoffe . . . 217 Herstellverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . 257.1 Spritzgieen . . . . . . . . . . . . . . . . . 257.2 Gieen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287.3 Spanen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 Herstellgenauigkeit . .

7、 . . . . . . . . . . . . . 308.1 Ma-, Form- und Lageabweichungen am Zahnrad . . . . . . . . . . . . . . . . . 308.2 Hinweise zum Prfen . . . . . . . . . . . . 318.3 Festlegen der Qualitt . . . . . . . . . . . . 339 Gestalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369.1 Stirnrder . . . . . . . . . .

8、 . . . . . . . . 379.2 Schneckenrder . . . . . . . . . . . . . . . 449.3 Zeichnungsangaben . . . . . . . . . . . . . 4510 Kurzbersicht Kunststoffe . . . . . . . . . . 48Schrifttum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope

9、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Normative references . . . . . . . . . . . . . 23 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 24 Symbols and abbreviations . . . . . . . . . . 35 Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55.1 Mechanical properties . . . . . . . . . . . 65.2

10、 Thermal properties . . . . . . . . . . . . . 95.3 Poissons ratio . . . . . . . . . . . . . . . 95.4 Chemical resistance. . . . . . . . . . . . . 116 Main orientational aspects for theselection of materials . . . . . . . . . . . . . 126.1 Type of lubrication . . . . . . . . . . . . . 126.2 Types of

11、failure in plastic gear wheels . . . 146.3 Type of stress . . . . . . . . . . . . . . . . 156.4 Technical environment . . . . . . . . . . . 176.5 Material combinations . . . . . . . . . . . 186.6 Suggested lubricants . . . . . . . . . . . . 217 Manufacturing processes . . . . . . . . . . . 257.1 Inj

12、ection moulding . . . . . . . . . . . . . 257.2 Casting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287.3 Machining . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 Manufacturing accuracy . . . . . . . . . . . . 308.1 Dimensional, form and positionaldeviations in the gear wheel . . . . . . . . 308.2 Information on t

13、esting . . . . . . . . . . . 318.3 Defining the quality. . . . . . . . . . . . . 339 Designs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369.1 Cylindrical gears . . . . . . . . . . . . . . 379.2 Worm gears . . . . . . . . . . . . . . . . . 449.3 Information on drawings . . . . . . . . . . 4510 Brief o

14、verview of plastics. . . . . . . . . . . 49Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72FrhereAusgaben: VDI 2545:1981-01,zurckgezogen; 06.14Entwurf, deutschFormereditions: VDI2545:1981-01,withdrawn; 06/14Draft, in German onlyZubeziehen durch /Available at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin Alle

15、Rechtevorbehalten /All rights reserved Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2016Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedVDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung (GPP)Fachbereich Getriebe und MaschinenelementeB974908A8

16、24A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1129BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-09 2 VDI 2736 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtun

17、g der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig,sind vorbehalten.Die Nutzung dieser Richtlinie ist unter Wahrung desUrheberrechts und unter Beach

18、tung der Lizenzbedin-gungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserRichtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieserRichtlinienreihe ist im Internet abrufbar unterwww.vdi.de/27

19、36.1 AnwendungsbereichGegenstand dieser Richtlinie sind Zahnrder ausKunststoffen, spanend und mit spanlosen Formge-bungsverfahren hergestellt.Diese Richtlinie wendet sich vor allem an Konstruk-teure, jedoch auch an Verarbeiter und Anwender vonKunststoffen. Sie informiert ber die typischen Ei-genscha

20、ften polymerer Zahnradwerkstoffe und bertechnologische und anwendungstechnische Beson-derheiten.2 Normative VerweiseDie folgenden zitierten Dokumente sind fr die An-wendung dieser Richtlinie erforderlich:DIN 21772:2012-07 Zahnrder; Zylinderrder undZylinderradpaare mit Evolventenverzahnungen;Definiti

21、on der Abweichungen DIN 21773:2014-08 Zahnrder; Zylinderrder undZylinderradpaare mit Evolventenverzahnung;Prfmae fr die Zahndicke DIN ISO 21771:2014-08 Zahnrder; Zylinderrderund Zylinderradpaare mit Evolventenverzahnung;Begriffe und Geometrie (ISO 21771:2007)DIN 3990 Tragfhigkeitsberechnung von Stir

22、nr-dern.3 BegriffeFr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die Be-griffe nach DIN ISO 21771 und DIN 3990.Anmerkung: Diese Richtlinie ist auch terminologisch abgestimmtauf die zurckgezogene Richtlinie VDI 2006.Preliminary noteThe content of this standard has been developed instrict accordance with t

23、he requirements and recom-mendations of the standard VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data processing systems and translation, either ofthe full text or of extracts.The use of this standard without infringement of c

24、opy-right is permitted subject to the licensing conditions(www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices.We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this standard.A catalogue of all available parts of this series ofstandards can be accessed on the Internet atwww.vdi.de/2

25、736.1 ScopeThe subject of this standard is plastic gear wheels pro-duced by cutting or non-cutting processes.This standard is addressed primarily to design engi-neers but also to processors and users of plastics. In-formation is given about the typical properties of pol-ymeric gear-wheel materials a

26、nd about their specialfeatures both technological and application-related.2 Normative referencesThe following referenced documents are indispensa-ble for the application of this standard:DIN 21772:2012-07 Gears; Cylindrical involutegears and gear pairs; Definition of deviationsDIN 21773:2014-08 Gear

27、s; Cylindrical involutegears and gear pairs; Inspection dimensions oftooth thicknessDIN ISO 21771:2014-08 Gears; Cylindrical involutegears and gear pairs; Concepts and geometry(ISO 21771:2007)DIN 3990 Calculation of load capacity of cylindricalgears3 Terms and definitionsFor the purposes of this sta

28、ndard, the terms and defi-nitions as per DIN ISO 21771 and DIN 3990 apply.Note: The terminology of this standard is harmonised with thewithdrawn standard VDI 2006.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1129BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-09

29、VDI 2736 Blatt 1 / Part 1 3 All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 20164 Formelzeichen und AbkrzungenFormelzeichenIn dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verwendet:Formel-zeichenBezeichnung EinheitD Durchmesser der Nabe mmd Durchmesser der Well

30、e mmE Elastizittsmodul N/mm2Einflanken-Wlzabweichung mZweiflanken-Wlzabweichung mLinksflanken-Wlzabweichung mRechtsflanken-Wlzabweichung mFr Rundlaufabweichung mEinflanken-Wlzsprung mZweiflanken-Wlzsprung mLinksflanken-Wlzsprung mRechtsflanken-Wlzsprung mG Schubmodul N/mm2h Wanddicke mmk Verschleiko

31、effizient 106 mm3/(Nm)p Druck, Flchenpressung MPa,N/mm2r Radius mmRz Rauheit mTW Zahnweitentoleranz mTa Achsabstandstoleranz mTs Zahndickentoleranz mt Zeit sv Umfangsgeschwindigkeit m/svg Gleitgeschwindigkeit m/s Lngen-Temperaturkoeffizient m/(mk) mechanische Dmpfung, Phasenwinkel Dehnung % log. Dmp

32、fungsdekrement Reibungszahl Querkontraktionszahl Spannung/Beanspruchung N/mm2B Bruchspannung N/mm2FiFiFiLFiRfifif iLf iR4 Symbols and abbreviationsSymbolsThe following symbols are used throughout thisstandard:Symbol Designation UnitD diameter of the hub mmd diameter of the shaft mmE modulus of elast

33、icity N/mm2total tangential composite deviationmtotal radial composite deviation mleft-flank radial compositedeviationmright-flank radial composite deviationmFr concentricity deviation mtooth-to-tooth tangential composite deviationmtooth-to-tooth radial composite deviationmleft-flank tooth-to-toothc

34、omposite errormright-flank tooth-to-tooth composite errormG shear modulus N/mm2h wall thickness mmk wear coefficient 106 mm3/(Nm)p pressure, contact pressure MPa,N/mm2r radius mmRz surface roughness mTW span measurement tolerance mTa centre distance tolerance mTs tooth thickness tolerance mt time sv

35、 circumferential velocity m/svg sliding velocity m/s length-temperature coefficient m/(mk) mechanical damping, phase angle elongation % logarithmic damping decrement coefficient of friction poissons ratio stress/loading N/mm2B breaking stress N/mm2FiFiFiLFiRf ifif iLfiRB974908A824A6748CAAAA99BAB349F

36、63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1129BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-09 4 VDI 2736 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016AbkrzungenIn dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Abkrzungen verwendet:ABS

37、AcrylnitrilbutadienstyrolDSC dynamische DifferenzkalorimetrieFZG Forschungsstelle fr Zahnrderund Getriebebau TU Mnchenn.v. nicht verfgbarPA 6 Polyamid 6PA 6-G GusspolyamidPA 6-GF X Polyamid 6 mit X % MasseanteilGlasfasernPA 66 Polyamid 66PA 66-GF X Polyamid 66 mit X % MasseanteilGlasfasernPA 610/PA

38、612 Polyamid 610/Polyamid 612PA 11 Polyamid 11PA 11-GF X Polyamid 11 mit X % MasseanteilGlasfasernPA 12 Polyamid 12PA 12 C Polyamid 12, GussPA 12-GF X Polyamid 12 mit X % MasseanteilGlasfasernPA 46 Polyamid 46PA amorph Polyamid amorphPAO PolyalphaolefinPBT PolybutylenterephthalatPBT-GF X Polybutylen

39、terephthalat mit X % Masseanteil GlasfasernPC PolycarbonatPC-GF X Polycarbonat mit % MasseanteilGlasfasernPE-HD Polyethylen hherer DichtePE-UHMW Polyethylen Ultra High Molecu-lar WeightPEEK PolyetheretherketonPEEK-CF Polyetheretherketon mit Kohlen-stofffasernFormel-zeichenBezeichnung EinheitM Zugfes

40、tigkeit, Spannung bei maximaler KraftN/mm2x x %-Dehnspannung, Spannung bei x % nicht elastischer Deh-nungN/mm2Y Streckspannung N/mm2 Temperatur Cg Glasbergangstemperatur CMG Mittenpunkttemperatur (DSC-Auswertung)Cpm Peaktemperatur des Schmelze-bereichs (DSC-Auswertung)CAbbreviationsThe following abb

41、reviations are used throughout thisstandard:ABS acrylonitrile butadiene styreneDSC differential scanning calorimetryFZG Technical University of Munich,Gears and Transmissions ResearchCentren/a not availablePA 6 polyamide 6PA 6-G cast polyamidePA 6-GF X polyamide 6 with X % by weightglass fibrePA 66

42、polyamide 66PA 66-GF X polyamide 66 with X % by weightglass fibrePA 610/PA 612 polyamide 610/polyamide 612PA 11 polyamide 11PA 11-GF X polyamide 11 with X % by weightglass fibrePA 12 polyamide 12PA 12 C polyamide 12, castPA 12-GF X polyamide 12 with X % by weightglass fibrePA 46 polyamide 46PA amorp

43、h amorphous polyamidePAO polyalphaolefinPBT polybutylene terephthalatePBT-GF X polybutylene terephthalate withX % by weight glass fibrePC polycarbonatePC-GF X polycarbonate with X % by weightglass fibrePE-HD high-density polyethylenePE-UHMW ultra-high molecular weight poly-ethylenePEEK polyetherethe

44、r ketonePEEK-CF polyetherether ketone with carbonfibreSymbol Designation UnitM tensile strength, stress at maxi-mum forceN/mm2x x % offset yield stress, stress at x% non-elastic elongationN/mm2Y yield stress N/mm2 temperature Cg glass transition temperature CMG centre temperature (DSC evalua-tion)Cp

45、m peak temperature of the melt area (DSC evaluation)CB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1129BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-09VDI 2736 Blatt 1 / Part 1 5 All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016PEEK-GF X Poly

46、etheretherketon mit X % Masseanteil GlasfasernPET PolyethylenterephthalatPET-GF X Polyethylenterephthalat mit X % Masseanteil GlasfasernPI PolyimidPIB PolyisobutylenPMMA PolymethylmethacrylatPOM PolyoxymethylenPOM-GF X Polyoxymethylen mit X % Masseanteil GlasfasernPP PolypropylenPP-GF X Polypropylen

47、 mit X % MasseanteilGlasfasernPPS PolyphenylensulfidPS PolystyrolPTFE PolytetrafluorethylenPUR PolyurethanPVC PolyvinylchloridSi Silikonl5 WerkstoffeFr Zahnrder werden bevorzugt die in der Kurzber-sicht in Abschnitt 10 aufgefhrten Kunststoffe ver-wendet. Die darin enthaltenen Darstellungen gebendie

48、wichtigsten Eigenschaften der Polymerwerk-stoffe wieder. Neben Angaben zur Gefgestruktur,typischen Werkstoffmerkmalen sowie physikalischenKennwerten sind zustzlich Richtwerte fr die ther-mischen Einsatzgrenzen gegeben. Fr diese auf Er-fahrungswerten beruhenden Gren ist fr den Richt-wert kurzzeitig“

49、eine Temperatureinwirkdauer voneinigen Stunden, fr dauernd“ eine Temperaturbe-lastung ber Jahre zu verstehen 1. Die dargestelltenInformationen beziehen sich auf eine Prfumgebungunter Normklima (23 C, 50 % relative Feuchte). DasVerformungsverhalten unter zgiger, kurzzeitigerZugbeanspruchung ist in den Spannungs-Dehnungs-Diagrammen (-Diagramm) dargelegt. Der Verlaufdes