هسته انتخاب مواد برای چرخ دنده های پلاستیکی مطابق با الزامات بار، دما و مقاومت در برابر سایش در سناریوی کاربردی است. آنها عمدتاً به سه دسته تقسیم می‌شوند:-پلاستیک‌های همه منظوره، پلاستیک‌های مهندسی، و پلاستیک‌های تخصصی{2}}در دمای بالا. پلاستیک‌های همه منظوره مانند نایلون (PA) و پلی پروپیلن (PP) کم هزینه هستند و قالب‌گیری آسان هستند، اما استحکام و مقاومت در برابر سایش آنها عموماً متوسط است. آنها برای کاربردهای کم بار و عمر کوتاه-مانند چرخ دنده های اسباب بازی و چرخ دنده های کمکی در لوازم خانگی ساده مناسب هستند. پلاستیک های مهندسی مانند پلی اکسی متیلن (POM)، پلی کربنات (PC) و رزین ABS دارای استحکام بالا، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر دما هستند. آنها مواد اصلی برای چرخ دنده های پلاستیکی هستند و برای سناریوهای انتقال معمولی که نیاز به طول عمر و پایداری دارند، مانند چاپگرها، فضای داخلی خودرو و چرخ دنده های اصلی در لوازم خانگی مناسب هستند. پلاستیک‌های ویژه با دمای بالا مانند پلی‌اترترکتون (PEEK)، پلی‌فنیلن سولفید (PPS) و پلی‌آمید (PI) دارای استحکام بالا و مقاومت در برابر دمای بالا هستند و می‌توانند بارهای متوسط تا زیاد و محیط‌های سخت را تحمل کنند. با این حال، آنها گران هستند و پردازش آنها دشوار است، و آنها را برای کاربردهایی با شرایط خاص، مانند اجزای موتور خودرو، تجهیزات صنعتی و تجهیزات پزشکی مناسب می کند.
مراحل طراحی برای قطار دنده پلاستیکی عبارتند از: درک وظیفه کاری و شرایط محیطی قطار. تهیه پیش نویس طرح اولیه طراحی و تعیین پارامترهای اصلی دندانه های چرخ دنده. انجام محاسبات طراحی برای پارامترهای قطار؛ انتخاب سطح دقت قطار دنده پلاستیکی؛ انجام محاسبات برای جلوگیری از برش ریشه و تیز شدن نوک. تنظیم فاصله مرکز برای برآورده کردن حداقل الزامات عکس العمل؛ بررسی نسبت تماس قطار؛ ارزیابی ظرفیت باربری قطار؛ ایجاد جدول پارامترهای قطار دنده؛ و در نهایت، رسم نقشه محصول چرخ دنده مطابق دستورالعمل طراحی قطعات قالب گیری تزریقی DFM.
ملاحظات کلیدی طراحی برای سازه‌های دنده پلاستیکی شامل ضخامت یکنواخت دیوار، اجتناب از گوشه‌های تیز، تنظیم مناسب دنده‌های تقویت‌کننده، و طراحی ساختار توپی{0}}فلنجی است. به طور کلی، ضخامت دیواره قطعات پلاستیکی در حدود 3 میلی متر کنترل می شود. محدوده تغییرات برای ضخامت دیوار باید کمتر از 25٪ برای مواد با انقباض کم-و کمتر از 15 درصد برای مصالح با انقباض زیاد باشد. در محل اتصال دو دیوار باید از گوشه های تیز اجتناب شود. گوشه های گرد باید ارائه شود. اندازه گوشه گرد معمولاً 0.25-0.75 برابر ضخامت دیوار است، اما ترجیحاً بیشتر از 0.5 میلی متر است. دنده های تقویت کننده استحکام دنده را افزایش می دهد. ارتفاع آنها معمولاً 2.5-3 برابر ضخامت دیوار است و ضخامت آنها 0.5-0.75 برابر ضخامت دیوار اصلی است. فاصله بین دنده ها باید بیشتر از دو برابر ضخامت دیوار اصلی باشد. هنگامی که چرخ دنده دارای ساختار صفحه مانند با ضخامت بیشتر از 4.5 میلی متر است، باید به عنوان ساختار شبکه ای و فلنجی طراحی شود. ضخامت فلنج و تار باید 1.25-3 برابر ضخامت دندان باشد. ضخامت تار می تواند کمی بیشتر از ضخامت لبه باشد و باید مراقب بود که سوراخ هایی روی تار ایجاد نشود.
طراحی قالب برای چرخ دنده های پلاستیکی باید چندین نکته کلیدی را در نظر بگیرد تا از دقت قالب گیری اطمینان حاصل شود. حفره و هسته باید دقیقاً با استفاده از درج های مخروطی استوانه ای قرار گیرند. دروازه باید یک دروازه نقطه ای باشد که نزدیک به مرکز چرخ دنده قرار گیرد. استفاده از تعداد فرد گیت (3، 5، 7 و غیره) می تواند هم محوری را بهبود بخشد. پین های اجکتور باید در حین پرتاب به طور مساوی توزیع شوند. برای مناطق یاتاقان، تخلیه مستقیم لوله فشار توصیه می شود. علاوه بر این، باید یک زاویه کشش مناسب تنظیم کرد، دریچه ها را به درستی در محل پر شدن رزین نهایی قرار داد و تعداد حفره ها، معمولاً 1، 2 یا 4 حفره را کنترل کرد. حفره های زیاد ممکن است منجر به انحراف در دقت شود.
در مورد دقت، به دلیل تأثیر عوامل مختلف مانند جمع شدگی مواد و فرآیند قالب‌گیری تزریقی، دقت چرخ دنده‌های پلاستیکی تزریقی -معمولاً در درجه 9 یا کمتر از استاندارد ملی 9-10 نسبتاً پایین است، در حالی که دقت چرخ‌دنده‌های پلاستیکی برش خورده در سطح استاندارد ملی 7-8 یا کمتر است. استانداردهای مرجع شامل استاندارد AGMA PT (Plastic Gear Tooth Profile) است که توسط ANSI/AGMA 1106-A97 معرفی شده است.
