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(1.武汉第二船舶研究所，武汉 430064;2.海军驻431厂军事代表室，辽宁 葫芦岛 125004)

由于小齿轮齿条机构具有高速、准确、效率高和寿命长等特点，在车辆转向系统、升船机的爬升机构、海洋平台等机械传动系统中得到广泛的应用。小齿轮齿条机构通过轮齿齿面间的相互作用传递动力和运动。如果轮齿之间作用力的方向、大小或者作用点中任何一个因素发生改变，都会造成振动，使轮齿之间的啮合发生冲击，引起轮齿上载荷的变化和转速的波动，产生传动中的冲击和噪声，甚至发生齿根的变形和断裂[1]。目前，小齿轮齿条机构的研究主要是齿轮齿条设计参数[2]、齿轮接触力[3]、齿轮强度[4]，而动力特性研究则很少。为此，分析小齿轮齿条之间的接触力、摩擦系数、摩擦力随时间的变化规律，为小齿轮的机构优化设计提供参考。

1 三维实体建模

小齿轮齿条机构相当于有限齿数的小齿轮和无限齿数的大齿轮相互啮合，是一种将转动精确变换为直线运动的传动机构。小齿轮设计为斜齿式，角度为10°，相应齿条的角度为-10°。采用UG建立小齿轮齿条的三维实体模型。建模时首先建立两端渐开线，然后结合齿根圆和齿顶圆建立一个齿根导角的齿面轮廓封闭曲线，利用UG的扫描工具建立单根斜齿和扫描路径，然后利用旋转复制即可完成整个小齿轮关键部位的建模。齿条建模与齿轮建模方法相似，只是在复制时将旋转复制变为单向复制。在装配时把小齿轮齿条定为单对齿完全啮合状态，以便于后面的仿真分析。……