齒條是與齒輪配合,用於傳動的一種機械零件。分為直齒齒條和斜齒齒條,分別與直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪配對使用[1]齒輪齒條傳動是齒輪與齒條配合的傳動方式。當齒輪主動時,可以將旋轉運動變成直線運動;當齒條主動時,可以將直線運動變成旋轉運動[2]。齒輪齒條傳動可以應用在升降機、軌道系統、汽車轉向系統、機床執行器的進給機構等領域[3][4][5]

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齒輪齒條傳動的模擬動畫

形狀

齒條相當於分度圓無窮大圓柱齒輪。這時,齒輪的分度圓、齒頂圓和齒根圓都變成了直線,齒輪就變成了齒條[6]。齒條的齒廓為直線(對齒面而言則為平面)而非像齒輪一樣為漸開線。齒廓的傾斜角稱為齒形角,標準值為20°[7]。齒條主要參數有齒槽寬、齒高、齒厚、齒根圓半徑等。齒條的齒厚與槽寬相等。[8]

齒條的加工方法與齒輪類似,有滾齒、插齒、剃齒、磨齒、珩齒等。[9]

應用

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齒條傳動原理
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齒條傳動用於轉向系統

齒輪和齒條嚙合時,齒輪旋轉的同時,齒條作直線運動。當直線運動的行程超過2米,考慮到經濟性,就可以選用齒輪齒條傳動。齒輪齒條可以在較髒的環境中使用,傳遞較大的軸向力。齒條能夠傳遞的軸向力的大小與潤滑是否充分、受力是否均勻、運動速度大小以及安全系數有關。[10]

螺桿相比,齒輪齒條傳動的效率較高,但製造精度不高時,傳動平穩性準確性較差。[11]

轉向機構

在汽車轉向機構中,方向盤轉動時可帶動小齒輪轉動,這個小齒輪與一條齒條相嚙合,帶動齒條左右直線運動,從而推動轉向輪左右擺動,從而實現轉向功能。與行星輪轉向相比,齒輪齒條轉向結構簡單、成本低,轉向力和路感傳遞直接[12]。因此,轎車上基本都採用齒輪齒條轉向,而只有在運動型多用途車上才可看到迴圈球英語Recirculating ball式轉向[13]

升降機構

齒輪齒條傳動可以應用於升降機構[14]。與液壓傳動相比,不僅行程長,而且還有節能、結構簡單、維修方便等優點[15]。Schneeberger公司可以生產單根長度為3米的齒條,齒條可以對接使用,以達到更長的行程[16]。當對接使用時,為保證相鄰齒條結合處的齒距精度,需要在齒條結合面之前留有0.5毫米左右的間隙[17]

齒軌鐵路

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則配備了一個或多個齒輪,跟齒軌嚙合。這樣機車便能克服黏着力不足的問題,把列車拉上達坡度達48%的陡峭斜坡。[18]

參考文獻

外部連結

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