齿条齿轮机构

齿条齿轮机构
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外文名：Gear rack drive 领域：工程技术工作原理：将齿轮的回转运动转变为齿条的往复直线运动，或将齿条的往复直线运动转变为齿轮的回转运动结构：由齿轮和齿条构成

齿轮齿条机构是由齿轮和齿条构成的。

齿轮齿条传动为重要的机械传动方式，具有承载力大，精度较高等优点，目前在各行各业都得到了广泛的应用。齿轮作回转运动，齿条作直线运动，齿条可以看作一个齿数无穷多的齿轮的一部分，这时齿轮的各圆均变为直线，作为齿廓曲线的渐开线也变为直线。^[1]

齿轮齿条工作原理

齿轮齿条工作原理是将齿轮的回转运动转变为齿条的往复直线运动，或将齿条的往复直线运动转变为齿轮的回转运动。

1、能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的运动。

2、传递动力大、效齿轮传动的特点。齿轮传动用来传递任意两轴间的运动和动力，其圆周速度可达到300m/s，传递功率可达105KW，齿轮直径可从不到1mm到150m以上，是现代机械中应用最广的一种机械传动。

3、寿命长，工作平稳，可靠性高。

4、由于齿条齿廓为直线，所以齿廓上各点具有相同的压力角，且等于齿廓的倾斜角，此角称为齿形角，标准值为20°。

5、与齿顶线平行且齿厚等于齿槽宽的直线称为分度线（中线），它是计算齿条尺寸的基准线。

6、与齿顶线平行的任一条直线上具有相同的齿距和模数。

7、通过拼接几乎可以得到任意长度的行程。

8、对于长行程应用来说，相对于同步带和滚珠丝杠，齿轮齿条是一种极为适合的选择。^[2]

1、在工厂自动化中具有广泛的应用，比如自动上下料的桁架机器人，堆垛机械手，物料搬运装置等。

2、适用于工厂自动化快速移栽机械、工业机器人手臂抓取机构。

3、适用于重负荷、高精度、高刚性、高速度和长行程的CN机床、加工中心、切割机械、焊接机械等。

4、适用于快速、精准的定位机构。

5、齿轮齿条移动速度快、可自由拼接长度、与机床热膨胀效应同步等特性完全可取代滚珠丝杆在精密自动化设备与CNC数控机床等领域的应用。^[3]

于开始传动、并有冲击载荷的齿轮齿条传动，要注意的方面有如下几个方面：

1、在结构允许的前提下，模数m应该稍微选得大一点，对于有冲击载荷的开始传动尤为重要。

2、结构要有足够的耐冲击能力、以及足够的保证齿轮齿条运行的刚度。

3、设计转速不易太高。

4、最好是设计成变位齿轮，而且是负变位齿轮，负变位将会有助于提高齿根的抗弯强度、有助于提高齿轮的耐冲击的能力。

5、齿面的淬火深度不易太深，一般为1/5m~1/10m（m：模数），要保持心部材料有足够的韧性，从而来缓冲外部的冲击载荷。

6、齿面的热处理硬度不易太硬，HRC30~HRC35即可，齿面太硬会在冲击载荷下发生轮齿崩裂。

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