转向器齿轮齿条传动副的几何和啮合计算.pdf

2013(12)
汽车工程师
FOCs技术聚焦
Feature
转向器齿轮齿条传动副的
几可和啮?巽
张锡顺』石培吉唐俊于思佳
(1.一汽技术中心;2.天津一汽夏利汽伶有限公最ジ开发中心)
摘要:齿轮齿条式转向器中的齿轮齿数仅有5-8个齿,按标准齿轮或简单变位齿轮的几何计算方法设计齿轮和齿条,无
法使其重合度达到10。文章介绍了运用虚拟齿轮及当量齿轮的方法计算重合度,并通过大量计算得到参数选择表,方便
设计师的查阅使用。阐述了齿轮齿顶圆齿厚计算方法、齿条齿根圆角及齿条齿根过渡曲线千涉验算方法。表明通过合理
选择变位系数、齿顶高及齿根高,可以确保齿轮和齿顶圆齿厚达到03~05个模数,重合度达到1.0。并给出计算实例。
关键词:小齿轮;齿条;齿顶圆齿厚;重合度(啮合率)
Geometric and Mesh Calculation of Transmission Pair of Rack-and-pinion Steering
Gea
Abstract: The tooth number of pinion in rack-and-pinion steering only is 5-8. It is impossible to reach to 1.0 of the contact
ratio by using the geometric calculation method to design rack and pinion based on the standard gear. This article introduces a
new method to calculate the contact ratio by the concept virtual gear and equivalent spur gear, and to get a parameter table
which help designer easy to check through large amount of calculation. Additionally the article also deseribes a new method to
calculate tooth thickness on addendum circle, to determine rack and root angle and illustrates a way to verify the rack and root
transition curve. It has shown that the root thickness on addendum circle can be ensured to 0.3-0.5 mn and contact ratio to 1.0
through setting the coefficient, addendum and dedendum. Finally, an example was given to verify the correction
Key words: Pinion; Rack; Thickness on addendum circle; Contact ratio
齿轮齿条式转向器结构简单、效率高、磨损小及3)为了配合齿轮的齿顶高和齿根高,齿条也必须
寿命长,开始应用在小型轿车上,逐渐发展到大中型乘加大齿顶高系数,减小齿根高系数。
用车上,现在已经应用到中型客车上。有关汽车的文献4)齿轮齿数少,重合度很难达到1.0。为了将重合
关于齿轮齿条转向器有一定的介绍,但关于齿轮齿条度达到10以上,必须充分提高齿面的工作高度,因此
的详细计算却很少。文章运用虚拟齿轮及当量齿轮的就不可能如同正常的齿轮齿条传动副中,有一个共同
方法并通过大量计算进一步探讨这方面的知识,并给的齿顶高系数和齿顶高。齿轮和齿条必须有各自的齿
出计算实例。
顶高系数和齿顶高,也必须有各自的齿根高系数和齿
转向器齿轮齿条的特点
根高,即齿轮的齿顶高和齿根高系数,分别为hm’和
为了提高转向系统的传动比,应减少转向器的线角hai;齿条有齿顶高和齿根高系数,分别为h和hm,
传动比,而线角传动比就是方向盘转1周,齿条移动的这是转向器齿轮齿条传动副与普通齿轮齿条传动副的
距离与齿轮的齿数和齿条端模数的乘积成正比。因此可最大区别。设计师在设计转向器中的齿轮和齿条工作
以采用强度允许的最小模数,有时也尽可能采用较少的时,需要灵活运用齿顶高系数和齿顶高以及齿根高系
齿数(一般采用5~8个齿)。齿轮齿条的特点为:
数和齿根高。要抛弃共同齿顶高系数和共同的齿顶高,
1)齿数少,容易产生齿根切。为了避免齿根切,必共同的齿根高系数和齿根高的概念。
须加大变位系数,加大变位系数又容易发生齿顶变薄,2齿轮齿条的布置
而为了避免齿顶变薄又必须减小齿顶高系数。
汽车转向器中齿轮齿条的布置,如图1所示。在下
2)减少齿顶高系数会减小齿面的工作高度,减少文中斜齿轮简称齿轮,斜齿条简称齿条。普通的齿轮齿
重合度,故又得加大齿根高系数。
条传动副,齿轮的倾斜角(B1)与齿条的倾斜角(B2)大小
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