齒條

                      齒條的參數(shù)化建模和彈塑性分析

       以參數(shù)化的方式建立了齒條的幾何模型并完成了網(wǎng)格的劃分.分析者只需在對(duì)話框中輸入?yún)?shù),就可以建立該系列中各型齒條的有限元模型.對(duì)齒條進(jìn)行了彈塑性分析,與線性分析作了對(duì)比,證實(shí)彈塑性分析更符合實(shí)際狀況 采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法和技巧,以ANSYS軟件為開(kāi)發(fā)平臺(tái),進(jìn)行齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器建模、參數(shù)化設(shè)計(jì)、虛擬裝配和強(qiáng)度分析。通過(guò)構(gòu)建轉(zhuǎn)向器快速設(shè)計(jì)系統(tǒng),展示CAD/CAE在現(xiàn)代汽車(chē)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)。 擺線齒條傳動(dòng)的接觸問(wèn)題是一個(gè)難以直接用Ｈｅｒｔｚ公式明確求解的小變形幾何非線性問(wèn)題。齒條的齒廓是直線，并不是漸開(kāi)線，相當(dāng)于分度的圓形的半徑無(wú)窮大的圓柱齒輪等。本文根據(jù)擺線齒輪齒廓曲線的特點(diǎn)，對(duì)其接觸問(wèn)題進(jìn)行了分析，并以引進(jìn)的采煤機(jī)牽引傳動(dòng)用擺線齒輪為例，采用有限元方法對(duì)其進(jìn)行了三維接觸應(yīng)力計(jì)算，得出了一些對(duì)擺線齒輪普遍適用的有益結(jié)論，為擺線齒輪的應(yīng)力計(jì)算提供了理論依據(jù)。       

                                     齒條問(wèn)答

　齒條可看作一個(gè)齒數(shù)為無(wú)窮多的齒輪的一部分，這時(shí)齒輪的各圓均變?yōu)橹本€，作為齒廓的漸開(kāi)線也變?yōu)橹本€ 齒條與齒輪相比，其特點(diǎn)為： 由于齒條的齒廓是直線，所以齒廓上各點(diǎn)的法線平行，而且在傳動(dòng)時(shí)齒條是做平動(dòng)，齒廓上各點(diǎn)速度的大小和方向一致所以各點(diǎn)的壓力角相等， 由于齒條上各齒同側(cè)的齒廓是平行的，所以不論在分度線上或齒頂線上或與其平行的其它直線上，其齒距都相等

齒輪齒條傳動(dòng)設(shè)計(jì)

齒輪為主動(dòng)，齒輪分度圓直徑為32mm。需帶動(dòng)齒條的載荷為25N.M.

行程為200mm,請(qǐng)問(wèn)蓋選用什么樣的齒輪和齒條？

齒條的傳動(dòng)計(jì)算 齒輪與齒條傳動(dòng)特點(diǎn)

齒輪作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，齒條作直線運(yùn)動(dòng)，齒條可以看作一個(gè)齒數(shù)無(wú)窮多的齒輪的一部分，這時(shí)齒輪的各圓均變?yōu)橹本€，作為齒廓曲線的漸開(kāi)線也變?yōu)橹本€。齒條直線的速度v與齒輪分度圓直徑d、轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系為

v=(/)60dnmms?

式中 d——齒輪分度圓直徑，mm；      n——齒輪轉(zhuǎn)速，minr。

其嚙合線12NN與齒輪的基圓相切1N，由于齒條的基圓為無(wú)窮大，所以嚙合線與齒條基圓的切點(diǎn)2N在無(wú)窮遠(yuǎn)處。

齒輪與齒條嚙合時(shí)，不論是否標(biāo)準(zhǔn)安裝（齒輪與齒條標(biāo)準(zhǔn)安裝即為齒輪的分度圓與齒條的分度圓相切），其嚙合角'?恒等于齒輪分度圓壓力角?，也等于齒條的齒形角；齒輪的節(jié)圓也恒與分度圓重合。只是在非標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)，齒條的節(jié)線與分度線不再重合。

齒輪與齒條正確嚙合條件是基圓齒距相等，齒條的基圓齒距是其兩相鄰齒廓同側(cè)直線的垂直距離，即coscosbPPm?????。

齒輪與齒條的實(shí)際嚙合線為12BB，即齒條頂線及齒輪齒頂圓與嚙合線12NN的交點(diǎn)2B及1B之間的長(zhǎng)度。

齒條的主要特點(diǎn)：

（1） 由于齒條齒廓為直線，所以齒廓上各點(diǎn)具有相同的壓力角，且等于齒廓的傾斜角，此角稱為齒形角，標(biāo)準(zhǔn)值為20°。（2） 與齒頂線平行的任一條直線上具有相同的齒距和模數(shù)。

（3） 與齒頂線平行且齒厚等于齒槽寬的直線稱為分度線（中線），它是計(jì)算齒條尺寸的基準(zhǔn)線。

         長(zhǎng)期來(lái)，我國(guó)的汽車(chē)行業(yè)大多采用插削、銑削或拉削方法進(jìn)行汽車(chē)轉(zhuǎn)向齒條齒型的加工。從這些工藝的實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，插削、銑削的精度精度較低，效率一般，而拉削的精度稍好，效率也較高，但是這幾種加工方式的精度和效率都不及強(qiáng)力成形磨削，而且所使用的刀具成本高，加工的柔性較差。本文根據(jù)擺線齒輪齒廓曲線的特點(diǎn)，對(duì)其接觸問(wèn)題進(jìn)行了分析，并以引進(jìn)的采煤機(jī)牽引傳動(dòng)用擺線齒輪為例，采用有限元方法對(duì)其進(jìn)行了三維接觸應(yīng)力計(jì)算，得出了一些對(duì)擺線齒輪普遍適用的有益結(jié)論，為擺線齒輪的應(yīng)力計(jì)算提供了理論依據(jù)。  

實(shí)際上，汽車(chē)轉(zhuǎn)向齒條齒型是適合用強(qiáng)力成形磨床進(jìn)行加工的，可以說(shuō)汽車(chē)轉(zhuǎn)向齒條是強(qiáng)力成形磨床典型的工件。  

2004年以後，爲(wèi)了更好地爲(wèi)國(guó)內(nèi)的汽車(chē)制造工業(yè)服務(wù)，杭州機(jī)床集團(tuán)以汽車(chē)工業(yè)中加工批量的轉(zhuǎn)向齒條爲(wèi)突破口，通過(guò)深入研究和試驗(yàn)，把其MKL7150×10數(shù)控強(qiáng)力成形磨床成功用於汽車(chē)轉(zhuǎn)向齒條的成形磨削加工。