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]

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齿轮齿条传动的模拟动画

形状

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]

应用

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齿条传动原理
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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]

螺杆相比,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

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回圈球英语Recirculating ball式转向[13]

升降机构

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]

齿轨铁路

齿轨铁路在普通路轨中间的轨枕上,另外放置一条特别的齿轨机车则配备了一个或多个齿轮,跟齿轨啮合。这样机车便能克服黏著力不足的问题,把列车拉上达坡度达48%的陡峭斜坡。[18]

参考文献

外部链接

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