General Design Principles for DuPont Engineering Polymers - Module
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8—Gears . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47<br />
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47<br />
Combined Functions—<strong>Design</strong> Examples . . . . . .47<br />
9—Gear <strong>Design</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49<br />
Allowable Tooth Bending Stress . . . . . . . . . . . . .49<br />
Diametral Pitch—Tooth Size . . . . . . . . . . . . . . . . .51<br />
Lewis Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53<br />
Selection of Tooth Form . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53<br />
<strong>Design</strong>ing <strong>for</strong> Stall Torque . . . . . . . . . . . . . . . . . .54<br />
Gear Proportions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54<br />
Accuracy and Tolerance Limits . . . . . . . . . . . . . .56<br />
Backlash and Center Distances . . . . . . . . . . . . . .57<br />
Mating Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58<br />
Lubrication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58<br />
Testing Machined Prototypes . . . . . . . . . . . . . . . .58<br />
Prototype Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58<br />
Helical Gear <strong>Design</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60<br />
Worm Gear <strong>Design</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60<br />
Mating Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62<br />
Bevel Gear <strong>Design</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63<br />
Fillet Radius . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63<br />
Methods of Fastening . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63<br />
When to Use Delrin ® Acetal Resin or<br />
Zytel ® Nylon Resin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64<br />
Zytel ® Nylon Resin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64<br />
Delrin ® Acetal Resin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64<br />
10—Assembly Techniques . . . . . . . . . . . . . . . .65<br />
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65<br />
Mechanical Fasteners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65<br />
Self-Tapping Screws . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65<br />
Press Fitting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68<br />
Interference Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71<br />
Effects of Time on Joint Strength . . . . . . . . . . .72<br />
Snap-Fits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72<br />
Undercut Snap-Fits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73<br />
Cantilever Lug Snap-Fits . . . . . . . . . . . . . . . . . .75<br />
ii<br />
11—Assembly Techniques, Category II<br />
Welding, Adhesive Bonding . . . . . . . . . . . . . .77<br />
Spin Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77<br />
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77<br />
Basic <strong>Principles</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77<br />
Practical Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77<br />
Pivot Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77<br />
Inertia Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81<br />
Machines <strong>for</strong> Inertia Welding . . . . . . . . . . . . . .83<br />
Jigs (Holding Devices) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85<br />
Couplings with Interlocking Teeth . . . . . . . . . .86<br />
Joint Profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87<br />
Calculations <strong>for</strong> Inertia Welding Tools<br />
and Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89<br />
Graphical Determination of Welding<br />
Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89<br />
Quality Control of Welded Parts . . . . . . . . . . . .90<br />
Welding Double Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93<br />
Welding Rein<strong>for</strong>ced and Dissimilar<br />
Plastics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93<br />
Spin Welding Soft Plastics and<br />
Elastomers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .94<br />
Ultrasonic Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95<br />
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95<br />
Ultrasonic Welding Process . . . . . . . . . . . . . . .95<br />
Welding Equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97<br />
Part <strong>Design</strong> Considerations . . . . . . . . . . . . . .100<br />
Ultrasonic Welding Variables . . . . . . . . . . . . .103<br />
Guide to Equipment Operation . . . . . . . . . . .104<br />
Welding Per<strong>for</strong>mance . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106<br />
Other Ultrasonic Joining Techniques . . . . . . .108<br />
Safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110<br />
Vibration Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110<br />
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110<br />
Basic <strong>Principles</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111<br />
Definition of Motion Center . . . . . . . . . . . . . .111<br />
Typical Arrangements <strong>for</strong> Producing<br />
Vibrations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112<br />
Welding Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .113<br />
Joint <strong>Design</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114<br />
Test Results on Angular Welded Butt<br />
Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115<br />
Joint Strength versus Welded<br />
Surface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115<br />
Joint Strength versus Specific Weld<br />
Pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116