轉向器齒輪齒條設計與受力分析

摘 要：齒輪齒條轉向器結構簡單，傳動效率高；當齒輪齒條出現磨損間隙后能自動調整間隙，不僅提高系統剛度，還能防止工作產生的沖擊和噪聲且轉向器體積小、制造成本低，循環式轉向器和齒輪齒條轉向器將是以后轉向器的發展趨勢和潮流，文章特別對齒輪齒條設計及受力部分作詳細闡述。

關鍵詞：齒輪齒條；轉向器；受力

1 主要參數

齒輪齒條轉向器的齒輪多數采用斜齒輪。齒輪模數多在2-3mm之間，主動小齒輪齒數多數在5-7個齒范圍變化，壓力角取20°，齒輪螺旋角的取值范圍多為9°-15°。齒條齒數應根據轉向輪達到最大偏轉角時，相應的齒條移動行程應達到的值來確定。變速比的齒輪壓力角，對現有結構在12°-35°范圍內變化。此外，設計時應驗算齒輪的抗彎強度和接觸強度。

齒條選用45鋼制造，而主動小齒輪選用20CrMo材料制造，為減輕質量殼體用鋁合金壓鑄。

在本設計中，選取轉向器輸入端施加的扭矩T=20Nm，齒輪傳動一般均加以潤滑，嚙合齒輪間的摩擦力通常很小，計算輪齒受力時，可不予考慮。

齒輪齒條的受力狀況類似于斜齒輪，齒條的受力分析如圖（見圖1）

2 齒條的受力分析

如圖，作用于齒條齒面上的法向力Fn，垂直于齒面，將Fn分解成沿齒條徑向的分力（徑向力）Fr，沿齒輪周向的分力（切向力）Ft，沿齒輪軸向的分力（軸向力）Fx 。各力的大小為：

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