塑料制作的摩擦运动结构件品种很多，如齿轮、齿条、蜗轮蜗杆、链轮、轴承、滑块导轨、凸轮、滚轮、活塞环、动密封圈、制动摩擦片、传动螺母等，它们各有不同工作特性，所以其性能及结构设计特点也不同。这里仅介绍齿轮、轴承等几种常用塑料件。
1.塑料齿轮
众所周知，塑料与金属相比力学性能稍逊，但它还有易加工、轻质、噪声小、润滑性好、摩擦因数小、耐腐蚀、吸振、省工省料、成本低等优点，所以仍广泛用于制作各种形式的塑料齿轮，目前以盘状或柱状的正齿轮为主，模数一般在1.5mm以下，适用于传递轻负荷及中、低转速和一般传动精度的场合。设计塑料齿轮时在选料、几何参数、结构设计等方面都有独有的特点，现简述如下。
（1）材料的选择
1）塑料齿轮材料应具有如下特点：
①具有高弯曲强度和接触疲劳强度。
②具有抗冲击性和一定的弹性。
③摩擦因数低，耐磨、自润滑性好。
④耐热，热膨胀系数小。
⑤耐应力开裂。
⑥尺寸稳定性好，收缩率范围小，吸湿、吸油后对强度及尺寸影响小。
⑦成型性好，成本低。
2）齿轮常用塑料。塑料齿轮用料品种很多，常按齿轮尺寸、精度、传递负载种类、转速、使用寿命、工作环境（温度、湿度）、冷却润滑形式、传动精度等因素评估选用，目前常采用以下塑料品种：
①PA66适用于中等负荷、工作温度为100～120℃、无润滑或少润滑场合。
②PA6适用于轻负荷、工作温度为80～100℃、无润滑或少润滑、低噪声场合。
③PA610适用于轻载、工作温度为80～100℃、无润滑或少润滑、湿度波动大、较精密齿轮场合。
④PA1010适用于轻载、湿度波动大、低噪声、无润滑或少润滑场合。
⑤PA11可用于水中运转的场合，其他与PA1010相当。
⑥MC尼龙可适用于较高载荷、工作温度为120℃、无润滑或少润滑场合，耐磨性好，刚性及强度和耐热性优于PA66，吸湿性小，可用于制作大型齿轮。
⑦GFPA（30%，质量分数）的综合性能优于未增强PA，可作高负荷、耐高温、传动精度较高的齿轮，但高速时需用润滑油。
⑧PA/石墨或MoS2填充尼龙，其导热、润滑性好，但强度、抗冲击性下降，适用于轻载、高速自润滑场合。
⑨POM抗疲劳，耐磨，刚性优于PA，尺寸稳定性好，适用于轻载、100℃以下及要求自润滑的场合，精度低于PA的齿轮。
⑩PC适用于较高载荷、较高工作温度及传动精度的场合，高速时需用润滑油。GFPC性能优于PC，耐应力开裂性明显增强，抗疲劳性、耐热性均优于PC、PA，但耐磨性稍差，主要用于高载荷高温及高精度场合。
(11)CP可制作耐腐蚀、高精度、轻载齿轮。
(12)GFPBT可制作耐热、高尺寸精度、中载齿轮。
(13)PU具有高弹性、强韧性、耐磨性，可制作低噪声齿轮。
(14)其他，如MPPO、PSF、PASF、UHMWPE及部分热固性料等也都可用作齿轮。(www.xing528.com)
用于齿轮的材料很多，其中结晶型塑料的性能比无定形料好，但尺寸精度低，所以目前广泛采用玻璃纤维增强塑料，或用F4、硅油、石墨、MoS2等填充塑料来提高材料的承载、耐温、高速和耐磨等性能。其品种很多，可酌情选用。另外，选料时必须注意对磨齿轮材料的匹配性问题，这在前面章节已介绍过，此处不再多言。
（2）齿轮工作参数设计 由于塑料热膨胀系数大，吸湿受热后尺寸变化大，收缩率大，且其抗蠕变、抗弯曲和接触疲劳、耐磨、耐热性都不及金属材料，所以在齿轮设计中需采取一些相应的设计计算方法。
1）几何参数方面。对塑料齿轮而言，其几何参数基本上与金属齿轮相似，但因成型时有收缩之故，所以成型齿轮的模具齿形有较大变化，但属于模具设计工作，在此主要介绍齿轮设计时的一些特点。在参数计算中主要需计算齿侧间隙和径向间隙，由于塑料热膨胀系数大，导热性差，吸湿后也易膨胀，为防止膨胀后发生咬死损坏，塑料齿轮的侧向和径向间隙要比金属齿轮大一些。因此，塑料齿轮的齿侧隙及对应的两轮的中心距需按有关计算公式进行严密的计算。
2）齿轮弯曲疲劳强度方面。齿轮工作时齿顶沿法向受周期性的弯曲负载作用，在齿根危险截面上会产生弯曲疲劳，又因塑料弯曲疲劳极限值低，导热性差，且易产生疲劳热软化，加之塑料疲劳性能对温度、湿度变化敏感，所以对塑料齿轮而言，计算齿轮弯曲疲劳强度是必不可少的计算项目，其重要性远比抗蠕变性计算大。
采用包括计入温度、速度、负载类型等诸多修整系数的计算公式，可用其计算或校核弯曲疲劳强度、齿轮寿命、几何参数、传递功率等多项指标。
3）齿面接触疲劳强度方面。在塑料齿轮工作中，齿轮副齿面之间会在较大接触压力下进行摩擦运动，虽然塑料的摩擦因数较低，但齿面会产生疲劳蚀点，致使齿面材料剥落形成小坑，且因摩擦热和疲劳热的催化作用会导致齿面严重剥蚀，产生振动和噪声，降低传动效率，破坏正常工作。虽然可采取润滑或冷却等措施，但效果不及金属齿轮显著，最终还是难免其患。随着疲劳点蚀的不断产生，又被不断磨去，致使磨损率增大，从而直接影响传动效率和齿轮寿命，尤其对模数>1mm的齿轮，沿分度圆至齿顶区域齿面的这种磨损现象更为明显。因此，在塑料齿轮设计中还需进行表面接触疲劳强度计算，尤其对传动线速度>12m/s的高速传动齿轮更有必要校核接触疲劳强度。
（3）结构设计 目前大多数塑料齿轮采用注射成型方法制作，齿轮结构设计与选用材料、齿轮尺寸及精度有关。结构设计主要考虑的因素如下：
1）保证收缩均匀，如壁厚适当且均匀、轮辐均匀分布等，以保证各齿均匀收缩和几何参数一致。
2）保证强度，如齿顶圆<50mm的小齿轮，齿宽为1.5～3.5mm，可采用薄片结构；较大齿轮采用整体辐板结构；大齿轮也可采用金属轮辐塑料齿凸缘复合结构。另外，齿轮的各拐角均用圆角半径过渡，防止产生残余应力、应力集中、凹陷、缩孔、不良熔接缝、变形翘曲等缺陷。
3）注意散热，防止热软化和疲劳。
4）模具设计及成型工艺对保证齿轮质量至关重要，如设计合理的浇口尺寸、形状及布局；选择正确的收缩率及成型工艺条件、冷却条件；保证模具制造精度及表面粗糙度等。另外，对双联、三联齿轮，模塑时都应将齿廓置于模具同一侧；一模一件模具对提高齿轮精度有利，但互相啮合的两个齿轮也可放在同一副模具内成型。
2.塑料轴承
常用塑料轴承结构有全塑料轴承、金属轴及内衬氟塑料/青铜轴衬、增强塑料轴瓦与编织薄层轴衬等品种。全塑轴承主要用于[pv]<1MPa·m/s且转速不高的场合，制成轴瓦安装于轴承座内使用；氟塑料青铜轴衬是硬质轴承，可用于[pv]=1.75MPa·m/s的场合，断续短时运转[pv]可达3.5MPa·m/s，轴线速度可达300m/min，工作温度为-200～280℃，承载能力较强，可用于较高负载运转；增强塑料编织轴衬的[pv]=1.75MPa·m/s，v=150m/min，负载为140MPa，工作温度为-195～205℃，作为软质轴承可代替金属轴承。另外，现在还有用PF、PDAP与石棉、炭粉组成的水中工作塑料轴承，其承载>130MPa，摩擦因数<0.15，工作温度>160℃，可作径向和轴向轴套。
（1）确定塑料轴承的主要设计参数 主要包括如下一些工作：
1）确定工作条件，包括确定pv值、工作温度、最大负载、最高速度、润滑条件等，以此为依据可从有关[pv]资料中选择适用的轴承材料。
2）确定长径比及壁厚。长径比是轴承长度与轴径之比，一般以不超过1.5∶1为原则，以1∶1为最理想。轴承厚度不宜过厚，一般在强度及成型工艺许可的条件下，越薄越好，这有利于散热，降低热膨胀量，防止内径收缩而抱轴；但厚度又要保证承载强度和与轴承座孔的压配合强度，一般可取经验数据资料推荐值，壁厚为轴承内径的（0.06～0.10）倍，最小值为1.6mm。
3）确定压配合过盈量。当采用轴承套与轴承座孔为压配合结构时，应考虑压配合过盈量。过盈量既要保证配合强度（包括应力松弛状态下强度），又要保证轴承孔尺寸精度及圆整度。
4）确定配合间隙。塑料轴承与轴的配合间隙由支承件的形状和位置公差、轴承装配变形量、热胀量、轴承吸水膨胀量而组成，由此可见，塑料轴承的配合间隙比金属轴承大。虽然间隙各组分数据可查阅有关资料计算得出，但通常都直接查找各种塑料轴承的推荐间隙值，并酌情选择。
5）校核摩擦力矩及磨损情况。综上所述，确定工作条件后即可按程序计算出工作pv值，确定适用材料和[pv]值、轴承壁厚、内外径、长度、配合间隙等结构尺寸。但为了计算轴承的摩擦消耗功率、磨损情况和寿命还可利用下列各式进行计算评估
各式中，μk是动摩擦因数、N是径向负载（N）；d是轴颈直径（m）；n是轴转速（r/min）；dt是轴承径向允许磨损量（mm）；pv是工作pv值；kr是径向磨损系数（10-10mm3/N），可从塑料pv值与磨损性能关系的图表中查找；M是摩擦力矩（N·m）；P是摩擦消耗功率（W）；t是使用寿命（h）。
经上述计算可评估摩擦消耗功率、摩擦力矩的大小及使用寿命，以便于调节负载、速度、材料及润滑条件等因素使其适应工作要求。
（2）塑料轴承结构设计注意事项 主要包括以下几方面：
1）轴颈表面粗糙度要适当，轴颈粗糙度一般Ra=0.15～0.25μm，太粗糙增大磨损速度，太光滑不利于形成润滑膜；但径向压力大时，轴颈表面粗糙度应低一些。
2）轴颈表面硬度一般为40～50HRC，硬度低则磨损增大。
3）轴承套与轴承座一般采用压配合，但因有蠕变之故，过盈量应大一些，一般为轴承座孔径的0.7%～1.5%。抗蠕变性好的材料取小值，轴承套在支座孔内应设止转、防止松动的紧固螺钉措施。
4）轴承孔表面可开设直线或螺旋线型的润滑冷却槽，以利于润滑冷却，对自润滑轴承也有利于排除磨屑的作用。轴承两端应设有密封结构，并留有轴承膨胀空隙。
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