齒條的案例
考慮齒輪齒條動態激勵的山地齒軌車輛-軌道耦合動力學特性分析
SIMPACK 軟件包中自帶的 225：Gear Pair 齒輪力元能夠對齒輪嚙合副的剛度、阻尼、摩擦等進行詳細建模，同時能通過參數化建模和自定義輪廓實現齒輪修型，但對齒條支撐方式及齒條分段情況模擬有一定難度。而使用移動 Marker 點定義嚙合力元的方式中剛度曲線可以采用有限元法或解析法求出，可以更準確考慮齒條支撐方式、齒條基體變形等因素對嚙合剛度的影響。
1.2 齒輪齒條時變嚙合剛度計算
時變嚙合剛度是齒輪傳動系統中重要的內部激勵之一，剛度值隨嚙合齒對數的變化而呈周期性波動。嚙合剛度的計算可以采用解析法和有限元法，另外，SIMPACK 中自帶的 225 號力元也能求解嚙合剛度。齒條在軌道上的安裝方式如圖 3 所示。
1.2.1 基于勢能原理的齒輪齒條嚙合剛度計算方法
齒輪齒條時變嚙合剛度可分解為齒輪剛度和齒條剛度。齒輪剛度可以分解為彎曲剛度 kb、剪切剛度 ks、軸向壓縮剛度 ka、齒基剛度 kf，由材料力學中應變能公式可得[12-14]
式中，F 為嚙合力，Ub 為輪齒彎曲勢能，Us 為輪齒剪切勢能，Ua 為壓縮勢能，Uf 為齒基變形勢能。所以儲存在齒輪中總的勢能為
所以齒輪單齒剛度 kc可表示為
與齒輪剛度類似，齒條剛度也可分解為彎曲剛度 kw、剪切剛度 kj、軸向壓縮剛度 ky、齒條基體剛度 kt，所以齒條單齒剛度 kr可表示為
式中，kt 主要通過齒條撓度變形和壓縮變形求得，利用撓度疊加進行求解，齒條受力如圖 4 所示。
當嚙合力延長線與齒條基體中心線交點在基體外時，嚙合位置處 x、y 方向的位移分別為
式中，E 為彈性模量，A 為齒條基體橫截面積，l 為齒條長度，M 為嚙合力等效到齒條左端的轉矩。
展開 定位齒條注塑模具設計要點+3d
模具的進膠方式為側澆口，澆口位置在齒條的根部無齒的部位，便于修剪，并在修剪后不影響塑件功能。
塑件外側的調節片需要設計后模滑塊，見圖3，此滑塊用斜導柱驅動，并在滑塊斜面設計耐磨塊，以便調節和更換。防滑齒在塑件的內側和齒條的上部，需要設計前模斜彈滑塊，此滑塊用固定在面板上的鏟機用T形槽驅動。澆口套固定在面板上，與A板避空，與前模仁以錐度配合。面板與A板之間加了限位螺釘，并套有彈簧輔助開模。AB板之間設計有樹脂開閉器，使前模斜彈滑塊首先打開再打開分型面。齒條部位必須設計成鑲件，是這種模具設計的關鍵，這樣便于齒形部位利用慢走絲加工。
塑件利用頂針頂出。由于頂針處于滑塊底部，模具設計了回位行程開關，監測頂出系統及時回位。模具前后模仁的冷卻運水全部采用了直通運水，有效保證注塑的正常進行。
圖1 定位齒條產品圖
圖2 定位齒條模具圖
圖3 滑塊結構
展開 【機械設計】齒輪齒條從設計要點到應用與選型，干貨滿滿~
齒輪通過與其它齒狀機械零件（如另一齒輪、齒條、蝸桿）傳動，可實現改變轉速與扭矩、改變運動方向和改變運動形式等功能。由于傳動效率高、傳動比準確、功率范圍大等優點，齒輪機構在工業產品中廣泛應用。齒輪輪齒相互扣住齒輪會帶動另一個齒輪轉動來傳送動力。將兩個齒輪分開，也可以應用鏈條、履帶、皮帶來帶動兩邊的齒輪而傳送動力。
齒輪各總分名稱
鍵槽尺寸
使用注意事項
①啟動前應先確認齒輪是否安裝到位。
②齒輪的接觸不能偏向一端。
③避免無側隙使用。
④有適當的潤滑。
⑤如果齒輪露在外面，請一定要加裝防護罩，以確保安全。
⑥齒輪在轉動時，請勿觸摸。
⑦運行中有異常噪音及震動時，請停機確認齒輪嚙合及組裝情況。
什么是齒條？
齒條的齒廓為直線而非漸開線（對齒面而言則為平面），相當于分度圓半徑為無窮大圓柱齒輪。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。
齒條裝配須知
齒條可以對接安裝到任意長度。裝配時兩根齒條之間的間隙需調整至配合齒距。安裝齒條需使用定位銷。
第一步
定位并緊固齒條
第二步
用反向齒規為下一根齒條定位。
第三步
逐個檢查每個接口，用圓棒檢測齒條的平行度。
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齒輪各總分名稱
鍵槽尺寸
使用注意事項
①啟動前應先確認齒輪是否安裝到位。
②齒輪的接觸不能偏向一端。
③避免無側隙使用。
④有適當的潤滑。
⑤如果齒輪露在外面，請一定要加裝防護罩，以確保安全。
⑥齒輪在轉動時，請勿觸摸。
⑦運行中有異常噪音及震動時，請停機確認齒輪嚙合及組裝情況。
什么是齒條？
齒條的齒廓為直線而非漸開線（對齒面而言則為平面），相當于分度圓半徑為無窮大圓柱齒輪。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。
齒條裝配須知
齒條可以對接安裝到任意長度。裝配時兩根齒條之間的間隙需調整至配合齒距。安裝齒條需使用定位銷。
第一步
定位并緊固齒條
第二步
用反向齒規為下一根齒條定位。
第三步
逐個檢查每個接口，用圓棒檢測齒條的平行度。
展開 
UG NX齒輪齒條建模裝配仿真綜合講解
接下來插入草圖，繪制齒輪的齒頂圓，分度圓，齒根圓，基圓
然后在原點坐標用直線連接漸開線與分度圓的交點，并做一根輔助直線與它形成一個角度，角度值為90度除以齒數
然后將漸開線以輔助線進行鏡像
在原點坐標創建一個小圓，做漸開線與基圓交點到小圓的相切線
這樣線都完成后，我們再來利用這些有用的區域拉伸成齒輪
給花鍵與圓柱面倒圓角0.38*m的大小后，使用陣列面進行陣列
這樣一個圓柱齒輪就完成了，
UG齒輪參數化建模小視頻
接下來我們再來完成齒條，齒條可以用插件生成，當然它的建模方法更簡單，就是一個矩形上面創建一個等腰梯形，案例利用齒條參數約束大小即可
然后進行陣列拉伸即可完成。陣列的熟練為齒數，節距為圖中的齒距（π*m）,齒條與齒輪配合有個工作區間，所以下方可以不用倒圓角了。
UG齒條建模與齒輪擬合
齒輪齒條完成后就能進行裝配約束嚙合了
這里我們只需給齒輪的分度圓與齒條進行接觸即可，然后齒輪與齒條的面有一個接觸。
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齒輪通過與其它齒狀機械零件（如另一齒輪、齒條、蝸桿）傳動，可實現改變轉速與扭矩、改變運動方向和改變運動形式等功能。由于傳動效率高、傳動比準確、功率范圍大等優點，齒輪機構在工業產品中廣泛應用。齒輪輪齒相互扣住齒輪會帶動另一個齒輪轉動來傳送動力。將兩個齒輪分開，也可以應用鏈條、履帶、皮帶來帶動兩邊的齒輪而傳送動力。
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齒輪各部分名稱
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鍵槽尺寸
使用注意事項
①啟動前應先確認齒輪是否安裝到位。
②齒輪的接觸不能偏向一端。
③避免無側隙使用。
④有適當的潤滑。
⑤如果齒輪露在外面，請一定要加裝防護罩，以確保安全。
⑥齒輪在轉動時，請勿觸摸。
⑦運行中有異常噪音及震動時，請停機確認齒輪嚙合及組裝情況。
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什么是齒條？
齒條的齒廓為直線而非漸開線（對齒面而言則為平面），相當于分度圓半徑為無窮大圓柱齒輪。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。
齒條裝配須知
齒條可以對接安裝到任意長度。裝配時兩根齒條之間的間隙需調整至配合齒距。安裝齒條需使用定位銷。
第一步
定位并緊固齒條
第二步
用反向齒規為下一根齒條定位。
展開 ANSYS workbench齒輪齒條靜結構接觸分析 ￥10
學習非線性靜結構分析步的建立</span></p><p><span style="color: rgb(51, 51, 51); background-color: rgb(255, 255, 255);">4、學習齒輪齒條靜結構接觸分析的載荷施加</span></p><p><span style="color: rgb(51, 51, 51); background-color: rgb(255, 255, 255);">案例介紹：</span></p><p><span style="color: rgb(51, 51, 51); background-color: rgb(255, 255, 255);">所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
展開 齒條和小齒輪
齒條和小齒輪
36齒條
24齒直齒輪小齒輪
模數2
rack and pinion 2.SLDASM
復雜機械動圖，工程師未必都能看得懂
02 齒輪齒條傳動
▼
齒輪齒條工作原理是將齒輪的回轉運動轉變為齒條的往復直線運動，或將齒條的往復直線運動轉變為齒輪的回轉運動。
齒輪齒條機構是由齒輪和齒條構成的，齒輪前面我們有很詳細的講解。齒條分直齒齒條和斜齒齒條， 齒條的齒廓為直線而非漸開線（對齒面而言則為平面），相當于分度圓半徑為無窮大圓柱齒輪。
齒條的主要特點：
（1） 由于齒條齒廓為直線，所以齒廓上各點具有相同的壓力角，且等于齒廓的傾斜角，此角稱為齒形角，標準值為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。
（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），它是計算齒條尺寸的基準線。
03 帶傳動
▼
帶傳動是利用張緊在帶輪上的柔性帶進行運動或動力傳遞的一種機械傳動。根據傳動原理的不同，有靠帶與帶輪間的摩擦力傳動的摩擦型帶傳動，也有靠帶與帶輪上的齒相互嚙合傳動的同步帶傳動。
04 齒輪傳動
▼
此結構類似于汽車差速器，主要由左右半軸齒輪、兩個行星齒輪及齒輪架組成。
發動機的動力經傳動軸進入差速器，直接驅動行星輪架，再由行星輪帶動左、右兩條半軸，分別驅動左、右車輪。差速器的設計要求滿足:(左半軸轉速)+(右半軸轉速)=2(行星輪架轉速)。當汽車直行時，左、右車輪與行星輪架三者的轉速相等處于平衡狀態，而在汽車轉彎時三者平衡狀態被破壞，導致內側輪轉速減小，外側輪轉速增加。
▲這個是什么，有大神知道的嗎？
文章來源：機械cax360
展開 在 CATIA 中創建齒條和小齒輪運動 ￥2
以下是在 CATIA 中創建齒輪齒條機構的方法
步驟1：
打開 Create_Rack2.CATProduct 文檔。
步驟2：
單擊 Kinematics Joints 工具欄中的 Rack Joint 圖標，或選擇 Insert -> New Joint ->Rack...從 菜單 欄。
步驟3：
在規范樹中選擇 Prismatic.2。
步驟4：
在規范樹中選擇 Revolute.1。
步驟5：
分配一個命令，例如選中 Angle driven for revolute 復選框。
復雜機械動圖，全懂的都是牛人！
02 齒輪齒條傳動
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齒輪齒條工作原理是將齒輪的回轉運動轉變為齒條的往復直線運動，或將齒條的往復直線運動轉變為齒輪的回轉運動。
齒輪齒條機構是由齒輪和齒條構成的，齒輪前面我們有很詳細的講解。齒條分直齒齒條和斜齒齒條， 齒條的齒廓為直線而非漸開線（對齒面而言則為平面），相當于分度圓半徑為無窮大圓柱齒輪。
齒條的主要特點：
（1） 由于齒條齒廓為直線，所以齒廓上各點具有相同的壓力角，且等于齒廓的傾斜角，此角稱為齒形角，標準值為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。
（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），它是計算齒條尺寸的基準線。
03 帶傳動
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帶傳動是利用張緊在帶輪上的柔性帶進行運動或動力傳遞的一種機械傳動。根據傳動原理的不同，有靠帶與帶輪間的摩擦力傳動的摩擦型帶傳動，也有靠帶與帶輪上的齒相互嚙合傳動的同步帶傳動。
04 齒輪傳動
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此結構類似于汽車差速器，主要由左右半軸齒輪、兩個行星齒輪及齒輪架組成。
發動機的動力經傳動軸進入差速器，直接驅動行星輪架，再由行星輪帶動左、右兩條半軸，分別驅動左、右車輪。差速器的設計要求滿足:(左半軸轉速)+(右半軸轉速)=2(行星輪架轉速)。
展開 
深度了解汽車的轉向系統結構
齒輪齒條式轉向系統（圖 19-1） 是現代轎車采用最多的轉向系統。齒輪齒條式轉向器（轉向機） 通過殼體兩端的螺栓固定在副車架上。其基本結構是一對相互嚙合的小齒輪和齒條。轉向軸帶動小齒輪旋轉時，齒條便做直線運動。借助橫拉桿推動或拉動轉向節，使前輪實現轉向。
轉向系統的工作原理
轉向盤與轉向柱相連，因此當駕駛人轉動轉向盤時，轉向柱便跟著轉動。通過轉向節和轉向中間軸，轉向力矩傳遞至轉向器的輸入軸。輸入軸的轉動被齒輪齒條式轉向器轉換為往復運動或直線運動，推動或拉動轉向桿系及轉向節，使轉向輪（前輪） 偏轉一定角度。齒輪齒條式轉向系統的工作原理如圖 19-2 所示。轉向器是將旋轉運動轉化為直線運動（或近似直線運動） 的一組齒輪齒條傳動機構，同時起到減速增矩作用。
轉向管柱
轉向柱總成的結構如圖 19-3 所示。可調式轉向柱能調節轉向柱的傾斜度和伸縮量（即轉向盤高度），方便駕駛人調節至合適的駕駛姿勢。一旦發生撞擊，轉向盤、轉向管柱和防撞管會一起偏向儀表板。此時，防撞管會擠壓是轉向管柱，并通過潰縮機構吸收碰撞能量，保護駕駛人。
如圖 19-4 所示，轉向柱的支架靠兩個螺栓固定在模塊橫梁上，而轉向柱安裝支架用螺栓安裝在模塊橫梁上，同時轉向柱的支架也用螺栓固定在安裝支架上。因此，轉向柱的兩個安裝點相距較遠，具有較寬的基部空間，有利于保持轉向柱的穩定。
液壓助力轉向系統
液壓助力轉向系統使轉向操縱更加靈活、輕便，而且能吸收來自不平路面的沖擊。齒輪齒條式液壓助力轉向系統的結構如圖 19-5 所示。液壓助力轉向系統的特點在于通過發動機的傳動帶或電氣方式驅動轉向助力泵。從轉向助力泵輸出的轉向油流向轉向閥，轉向閥控制油壓并改變流向。轉向油被引向轉向機相應一側的液壓缸，并在此產生齒輪齒條驅動進力。
展開 汽車轉向系統知識1
較常用的有齒輪齒條式、循環球曲柄指銷式、蝸桿曲柄指銷式、循環球-齒條齒扇式、蝸桿滾輪式等。我們主要介紹前幾種。
1)齒輪齒條式轉向器
齒輪齒條式轉向器分兩端輸出式和中間(或單端)輸出式兩種。
兩端輸出的齒輪齒條式轉向器如圖4所示，作為傳動副主動件的轉向齒輪軸11通過軸承12和13安裝在轉向器殼體5中，其上端通過花鍵與萬向節叉10和轉向軸連接。與轉向齒輪嚙合的轉向齒條4水平布置，兩端通過球頭座3與轉向橫拉桿1相連。彈簧7通過壓塊9將齒條壓靠在齒輪上，保證無間隙嚙合。彈簧的預緊力可用調整螺塞6調整。當轉動轉向盤時，轉向器齒輪11轉動，使與之嚙合的齒條4沿軸向移動，從而使左右橫拉桿帶動轉向節左右轉動，使轉向車輪偏轉，從而實現汽車轉向。中間輸出的齒輪齒條式轉向器如圖5所示，其結構及工作原理與兩端輸出的齒輪齒條式轉向器基本相同，不同之處在于它在轉向齒條的中部用螺栓6與左右轉向橫拉桿7相連。在單端輸出的齒輪齒條式轉向器上，齒條的一端通過內外托架與轉向橫拉桿相連。
2)循環球式轉向器
循環球式轉向器是目前國內外應用最廣泛的結構型式之一， 一般有兩級傳動副，第一級是螺桿螺母傳動副，第二級是齒條齒扇傳動副。為了減少轉向螺桿轉向螺母之間的摩擦，二者的螺紋并不直接接觸，其間裝有多個鋼球，以實現滾動摩擦。轉向螺桿和螺母上都加工出斷面輪廓為兩段或三段不同心圓弧組成的近似半圓的螺旋槽。二者的螺旋槽能配合形成近似圓形斷面的螺旋管狀通道。螺母側面有兩對通孔，可將鋼球從此孔塞入螺旋形通道內。轉向螺母外有兩根鋼球導管，每根導管的兩端分別插入
轉向系統
螺母側面的一對通孔中。導管內也裝滿了鋼球。這樣，兩根導管和螺母內的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨立的封閉的鋼球"流道"。轉向螺桿轉動時，通過鋼球將力傳給轉向螺母，螺母即沿軸向移動。
展開 定海神針-自升式鉆井平臺
桁架型樁腿均采用齒輪齒條，以機械傳動方式進行升降：
（2）平臺主體
它本身就是一個駁船甲板，用以安放各種機械設備。工作時，先由拖輪將其拖至井位。拋錨定位后，運用樁腿升降機構將樁腿插入海底，進行預壓后，再用升降機構將船體上升到海面以上一定高度（考慮高潮位并留有余地），即可進行鉆井。完井后，船體降至海面，拔起樁腿并將其升至拖航位置，即可用拖輪拖至新井位。
(3) 升降裝置
常用的樁腿升降方式有電動液壓式和電動齒輪齒條式。液壓式利用液壓缸的活塞桿的伸縮運動驅動樁腿升降，多用于作業水深較淺的自升式鉆井平臺。齒輪齒條式裝置是將齒條焊接在樁腿上，齒輪則安裝固樁區上，電動齒輪驅動齒條，帶動樁腿升降。
(4) 固樁區
固樁區包括上下導向板，固樁鍥塊和減震器等裝備，主要功能是連接樁腿和船體并傳遞載荷。
(5) 樁腿和樁靴
自升式平臺的樁腿主要有圓筒形及桁架型兩種鋼結構。圓筒形樁腿一般采用3~4根，其外徑約為2~10m，可采用液壓或氣動進行升降。桁架型樁腿一般為3~4個，每個樁腿是一個桁架，其圓截面可以是三角形或正方形。采用齒輪齒條形式進行升降。
展開 這樣呈現連桿機構，工作原理一目了然 | SOLIWORKS 操作視頻
大家好，本期我們使用SOLIDWORKS來制作扇形齒輪齒條連桿機構的動畫，動圖內播放的是由SOLIDWORKS Visualize渲染完成的動畫。
打開模型后，通過設計樹可以看出這個機構由固定架、齒條、連桿和扇形齒輪組成。通過視頻內的爆炸動畫可以了解各個零件在機構中的位置。請大家參照視頻親自動手來完成各個零件之間的配合哦。
需要注意的是：齒條與扇形齒輪這里使用的是齒條小齒輪配合，在配合前需要在扇形齒輪零件內的前視基準面
上，參照視頻內所示的位置，用草圖繪制出一個直徑為135毫米的圓形。當所有零件完成配合后，請在界面左下方點擊運動算例1，并參照視頻內的操作給連桿添加一個旋轉馬達，當旋轉馬達設置完成后，點擊計算按鈕進行計算，到這里扇形齒輪齒條連桿機構的動畫就都設置完啦。
希望通過本期視頻，大家親自動手來操作一下，從而掌握制作扇形齒輪齒條連桿機構動畫的操作方法哦。關于SOLIDWORKS 制作扇形齒輪齒條連桿機構動畫的詳細操作，歡迎大家觀看視頻。
聯系我們獲取模型文件！
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