齿条
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、机床和执行器的进给机构等领域[3][4][5]。
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]
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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
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]
与螺杆相比，齿轮齿条传动的效率较高，但制造精度不高时，传动平稳性和准确性较差。[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循环球式转向[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]。
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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
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着力不足的问题，把列车拉上达坡度达48%的陡峭斜坡。[18]
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参考文献
- ^ Gear Nomenclature, Definition of Terms with Symbols. American Gear Manufacturers Association. : 72. ISBN 1-55589-846-7. OCLC 65562739. ANSI/AGMA 1012-G05.
- ^ 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.
- ^ 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).
- ^ The Role of Rack and Pinion Actuators in On-Off & Modulating Controls. Valve Magazine (Valve Manufacturers Association).
- ^ Automax SuperNova Series Pneumatic Rack & Pinion Actuators (PDF). Flowserve Corporation. [2017-02-03]. （原始内容 (PDF)存档于2016-08-31）.
- ^ 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.
- ^ 《齿轮简易设计》，郭蘅译，徐氏基金会，1979年1月
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ 《机械设计制造手册》，全华图书股份有限公司，ISBN 978-957-21-4069-7
- ^ 郭爱荣; 封逸彬. 李文，林若森 , 编. 機械製圖教程. 清华大学出版社有限公司. 2004: 第188页. ISBN 7302092214.
- ^ Rack and pinion variable ratio steering gear. Google Patent Search. [2007-03-22].
- ^ Nice, Karem "How Car Steering Works" （页面存档备份，存于互联网档案馆）, "HowStuffWorks", Accessed August 13, 2007
- ^ 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.
- ^ 石韶敏, 李宗亨. 一種齒輪齒條傳動升降機構. 天津市正耀机械有限公司. 2014-06-18 [2017-02-03]. （原始内容存档于2017-02-04）.
- ^ Gear racks. SCHNEEBERGER AG. [2017-02-03]. （原始内容存档于2021-01-20）.
- ^ 魏峥. 金工實習教程. 清华大学出版社有限公司. 2004: 第185页. ISBN 7302093539.
- ^ Jehan, David. Rack Railways of Australia 2nd. Illawarra Light Railway Museum Society. 2003. ISBN 0-9750452-0-2.
外部链接
- YouTube上的齿条加工. HolTech Antriebstechnik GmbH & Co. KG
- 齿条计算 BERECHNUNG & AUSWAHL FÜR RITZEL-ZAHNSTANGEN-ANTRIEBE GERADE VERZAHNT （页面存档备份，存于互联网档案馆）
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