齿条

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齿轮齿条传动的模拟动画

齿条是与齿轮配合,用于传动的一种机械零件。分为直齿齿条和斜齿齿条,分别与直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮配对使用[1]齿轮齿条传动是齿轮与齿条配合的传动方式。当齿轮主动时,可以将旋转运动变成直线运动;当齿条主动时,可以将直线运动变成旋转运动[2]。齿轮齿条传动可以应用在升降机、轨道系统、汽车转向系统、机床执行器的进给机构等领域[3][4][5]

形状[编辑]

齿条相当于分度圆无穷大圆柱齿轮。这时,齿轮的分度圆、齿顶圆和齿根圆都变成了直线,齿轮就变成了齿条[6]。齿条的齿廓为直线(对齿面而言则为平面)而非像齿轮一样为渐开线。齿廓的倾斜角称为齿形角,标准值为20°[7]。齿条主要参数有齿槽宽、齿高、齿厚、齿根圆半径等。齿条的齿厚与槽宽相等。[8]

齿条的加工方法与齿轮类似,有滚齿、插齿、剃齿、磨齿、珩齿等。[9]

齿条与齿轮配合。 
齿条的齿面是平的。 
圆柱形的齿条 
齿条与齿轮轴 

应用[编辑]

齿条传动原理
齿条传动用于转向系统

齿轮和齿条啮合时,齿轮旋转的同时,齿条作直线运动。当直线运动的行程超过2米,考虑到经济性,就可以选用齿轮齿条传动。齿轮齿条可以在较脏的环境中使用,传递较大的轴向力。齿条能够传递的轴向力的大小与润滑是否充分、受力是否均匀、运动速度大小以及安全系数有关。[10]

丝杠相比,齿轮齿条传动的效率较高,但制造精度不高时,传动平稳性准确性较差。[11]

转向机构[编辑]

在汽车转向机构中,方向盘转动时可带动小齿轮转动,这个小齿轮与一条齿条相啮合,带动齿条左右直线运动,从而推动转向轮左右摆动,从而实现转向功能。与行星轮转向相比,齿轮齿条转向结构简单、成本低,转向力和路感传递直接[12]。因此,轿车上基本都采用齿轮齿条转向,而只有在运动型多用途车上才可看到循环球英语Recirculating ball式转向[13]

升降机构[编辑]

齿轮齿条传动可以应用于升降机构[14]。与液压传动相比,不仅行程长,而且还有节能、结构简单、维修方便等优点[15]。Schneeberger公司可以生产单根长度为3米的齿条,齿条可以对接使用,以达到更长的行程[16]。当对接使用时,为保证相邻齿条结合处的齿距精度,需要在齿条结合面之前留有0.5毫米左右的间隙[17]

齿轮齿条可以在较脏的环境中使用。 
齿轮齿条传动中的锁紧机构 
齿条传动用于船闸的开合。 

齿轨铁路[编辑]

齒軌鐵路在普通路軌中間的軌枕上,另外放置一條特別的齒軌機車则配備了一個或多個齒輪,跟齒軌嚙合。這樣機車便能克服黏著力不足的問題,把列車拉上達坡度達48%的陡峭斜坡。[18]

 
 
 
 
 
 
 

参考文献[编辑]

  1. ^ Gear Nomenclature, Definition of Terms with Symbols. American Gear Manufacturers Association. : 72. ISBN 1-55589-846-7. OCLC 65562739. ANSI/AGMA 1012-G05. 
  2. ^ 罗丽萍, 京玉海 (编). 机械制造基础. 清华大学出版社有限公司. 2004: 第32页. ISBN 7302099146. 
  3. ^ 苏春堂; 张洛平. 数控机床超长进给机构研究. 《河南科技大学学报:自然科学版》. 2008年, (第4期). 
  4. ^ The Role of Rack and Pinion Actuators in On-Off & Modulating Controls. Valve Magazine (Valve Manufacturers Association). 
  5. ^ Automax SuperNova Series Pneumatic Rack & Pinion Actuators (PDF). Flowserve Corporation. [2017-02-03]. 
  6. ^ 窦墨林. 机械制图: 非机械类专业用. 清华大学出版社有限公司. 2001: 第166页. ISBN 7302044929. 
  7. ^ 《齒輪簡易設計》,郭蘅譯,徐氏基金會,1979年1月
  8. ^ 申永胜 (编). 机械原理教程. 清华大学出版社有限公司. 2005: 第132页. ISBN 7302119457. 
  9. ^ 刘颖; 马春荣. 机械设计基础. 清华大学出版社有限公司. 2005: 第43页. ISBN 7810824945. 
  10. ^ 《機械設計製造手冊》,全華圖書股份有限公司,ISBN 978-957-21-4069-7
  11. ^ 郭爱荣; 封逸彬. 李文,林若森, 编. 机械制图教程. 清华大学出版社有限公司. 2004: 第188页. ISBN 7302092214. 
  12. ^ Rack and pinion variable ratio steering gear. Google Patent Search. [2007-03-22]. 
  13. ^ Nice, Karem "How Car Steering Works", "HowStuffWorks", Accessed August 13, 2007
  14. ^ Heinrich Martin,; Peter Römisch, Andreas Weidlich. 3.2.1 Zahnstangenwinde. Materialflusstechnik: Konstruktion und Berechnung von Transport-, Umschlag- und Lagermitteln. Vieweg. 2004: 第104页 [2017-02-03]. ISBN 3528740612. 
  15. ^ 石韶敏, 李宗亨. 一种齿轮齿条传动升降机构. 天津市正耀机械有限公司. 2014-06-18 [2017-02-03]. 
  16. ^ Gear racks. SCHNEEBERGER AG. [2017-02-03]. 
  17. ^ 魏峥. 金工实习教程. 清华大学出版社有限公司. 2004: 第185页. ISBN 7302093539. 
  18. ^ Jehan, David. Rack Railways of Australia 2nd. Illawarra Light Railway Museum Society. 2003. ISBN 0-9750452-0-2. 

外部链接[编辑]