De kern van de materiaalkeuze voor kunststof tandwielen is het afstemmen van de eisen op het gebied van belasting, temperatuur en slijtvastheid van het toepassingsscenario. Ze zijn hoofdzakelijk onderverdeeld in drie categorieën: kunststoffen voor algemene- doeleinden, technische kunststoffen en speciale kunststoffen voor- hoge temperaturen. Kunststoffen voor algemene- doeleinden, zoals nylon (PA) en polypropyleen (PP), zijn goedkoop- en gemakkelijk te vormen, maar hun sterkte en slijtvastheid zijn over het algemeen gemiddeld. Ze zijn geschikt voor toepassingen met lage- belasting en korte- levensduur, zoals speelgoedtandwielen en hulptransmissietandwielen in eenvoudige huishoudelijke apparaten. Technische kunststoffen zoals polyoxymethyleen (POM), polycarbonaat (PC) en ABS-hars hebben een hoge sterkte, superieure slijtvastheid en temperatuurbestendigheid. Het zijn de belangrijkste materialen voor kunststof tandwielen en zijn geschikt voor conventionele transmissiescenario's die een lange levensduur en stabiliteit vereisen, zoals printers, auto-interieurs en kerntransmissietandwielen in huishoudelijke apparaten. Speciale kunststoffen voor hoge-temperaturen, zoals polyetheretherketon (PEEK), polyfenyleensulfide (PPS) en polyimide (PI), hebben een hoge sterkte en hoge temperatuurbestendigheid en zijn bestand tegen gemiddelde tot hoge belastingen en zware omstandigheden. Ze zijn echter duur en moeilijk te verwerken, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen met speciale eisen, zoals motoronderdelen voor auto's, industriële apparatuur en medische apparatuur.
De ontwerpstappen voor kunststof tandwieltreinen omvatten: het begrijpen van de werktaak en de omgevingsomstandigheden van de trein; het opstellen van een voorlopig ontwerpschema en het definiëren van de belangrijkste parameters van de tandwieltanden; het uitvoeren van ontwerpberekeningen voor de treinparameters; het selecteren van het precisieniveau van de kunststof tandwieltrein; berekeningen uitvoeren om wortelondersnijding en puntverscherping te voorkomen; het aanpassen van de hartafstand om aan de minimale spelingsvereisten te voldoen; het controleren van de contactverhouding van de trein; het evalueren van het draagvermogen- van de trein; het creëren van een tandwieltreinparametertabel; en ten slotte het tekenen van de tandwielproducttekening volgens de ontwerprichtlijnen van het DFM-spuitgietonderdeel.
Belangrijke ontwerpoverwegingen voor kunststof tandwielconstructies zijn onder meer een uniforme wanddikte, het vermijden van scherpe hoeken, het op de juiste manier plaatsen van verstevigingsribben en het ontwerp van de flens-naafstructuur. Over het algemeen wordt de wanddikte van kunststof onderdelen op ongeveer 3 mm gehouden. Het variatiebereik voor wanddikte moet minder dan 25% zijn voor materialen met lage-krimp en minder dan 15% voor materialen met hoge-krimp. Scherpe hoeken moeten worden vermeden op de kruising van twee muren; afgeronde hoeken moeten worden voorzien. De afmeting van de afgeronde hoeken is doorgaans 0,25-0,75 keer de wanddikte, maar bij voorkeur groter dan 0,5 mm. Verstevigingsribben verbeteren de stijfheid van de versnelling. Hun hoogte is doorgaans 2,5-3 keer de wanddikte, en hun dikte is 0,5-0,75 keer de dikte van de hoofdwand. De afstand tussen de ribben moet groter zijn dan tweemaal de dikte van de hoofdwand. Wanneer het tandwiel een plaatachtige structuur heeft met een dikte groter dan 4,5 mm, moet het worden ontworpen als een lijf- en flens-naafstructuur. De dikte van de flens en het lijf moet 1,25-3 keer de tanddikte zijn. De baandikte kan iets groter zijn dan de randdikte, en er moet op worden gelet dat er geen gaten in de baan worden geboord.
Bij het matrijsontwerp voor kunststof tandwielen moet rekening worden gehouden met verschillende belangrijke punten om de nauwkeurigheid van de matrijs te garanderen. De holte en de kern moeten nauwkeurig worden gepositioneerd met behulp van cilindrische, taps toelopende inzetstukken. De poort moet een puntpoort zijn, dicht bij het midden van het tandwiel geplaatst. Het gebruik van een oneven aantal poorten (3, 5, 7, enz.) kan de coaxialiteit verbeteren. Uitwerppennen moeten tijdens het uitwerpen gelijkmatig verdeeld zijn. Voor lagergebieden wordt een rechte uitwerping van de duwbuis aanbevolen. Bovendien is het noodzakelijk om een geschikte trekhoek in te stellen, ventilatieopeningen correct te plaatsen op de uiteindelijke harsvullocatie en het aantal holtes te regelen, gewoonlijk 1, 2 of 4 holtes. Te veel holtes kunnen tot nauwkeurigheidsafwijkingen leiden.
Wat de nauwkeurigheid betreft, is de nauwkeurigheid van door spuitgieten-gegoten kunststof tandwielen, als gevolg van de invloed van verschillende factoren, zoals materiaalkrimp en het spuitgietproces, relatief laag, doorgaans op of onder klasse 9-10 van de nationale norm, terwijl de nauwkeurigheid van uit hobbing gesneden kunststof tandwielen op of onder klasse 7-8 van de nationale norm ligt. Referentienormen omvatten de AGMA PT-norm (Plastic Gear Tooth Profile), geïntroduceerd door ANSI/AGMA 1106-A97.
