相较与金属齿轮,塑料材料齿轮具有独特的优势:成本低、重量轻、高效率、低噪音、不需外部润滑等等。目前,在塑料材料齿轮设计过程中,尽管有一些国家标准和商业设计方法。然而,几乎没有任何标准和设计方法被实践验证。实践中发现这些标准和设计方法与实验结果相差很远,这是由于这些标准和设计方法的制定源于金属齿轮的设计实践。因此开发设计的塑料齿轮专用摩擦磨损试验台动态测试系统,为深入研究非金属材料齿轮设计制造提供理论依据和试验数据。研究了塑料齿轮啮合传动的摩擦磨损特性,并基于Archard摩擦磨损模型,建立了具有粘弹性特征的塑料齿轮磨损模型;基于赫兹(Hertz)接触理论,分析了齿面间接触形式,建立齿轮副接触间的摩擦力计算模型。通过塑料齿轮啮合传动过程的热力学分析和动力学分析,建立其热力耦合模型。利用有限元分析软件对摩擦热进行仿真分析,结果发现:在单齿啮合区啮入点及啮出点产生温度峰值,沿齿宽方向温度均匀分布,因此实验时,选取啮入或啮出点作为温度测量点。分析研究了影响塑料齿轮啮合界面瞬态温度的主要因素,结果发现:随着摩擦因数、负载转矩的增大,齿轮温度场变化显著,是影响温度场的主要因素。依据“间断相位法”测试原理,建立了塑料齿轮磨损寿命试验台的目标函数理论建模,结合塑料齿轮磨损寿命试验台动态加载特性,归纳出枢轴快偏转角与摩擦因数及磨损量的转换模型;基于采集信号枢轴块偏转角θ、自补偿力F_c、外载G特性,设计了测控系统的前置放大电路、二阶有源带通滤波电路等信号处理、放大、转换电路;采用VB语言编写了磨损深度时间程序模块及多通道采集模块程序。基于测试系统总方案,确定了基于数据采集卡为控制核心的数据采集处理系统硬件结构方案,合理选择测试系统各元器件;借助LABVIEW软件开发平台,开发了目标函采集应用程序,设计了软件系统的交互界面;在自制塑料齿轮磨损寿命试验台上完成了的测控系统安装调试。基于设计开发的试验机测试系统,以特种工程塑料中具有代表性的聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺齿轮为典型案例,在塑料齿轮磨损寿命试验台上进行摩擦磨损实验。分析研究了实验误差的主要影响因素,并对实验误差值进行了回归分析,确立了塑料齿轮磨损寿命试验台实验误差值的校正方法。