In diesem Artikel wird erklärt, was der Zahnstangenmechanismus ist und wofür er verwendet wird. Außerdem finden Sie hier die Eigenschaften des Zahnstangenmechanismus sowie die Vor- und Nachteile dieses Mechanismustyps.
Was ist der Zahnstangenmechanismus?
Der Zahnstangenmechanismus ist ein Mechanismus, der aus einem Zahnrad (Ritzel) und einer Zahnstange (Zahnstange) besteht. Der Zahnstangenmechanismus wird verwendet, um die kreisförmige Bewegung des Ritzels in eine lineare Bewegung der Zahnstange umzuwandeln.
Beispiele für Anwendungen des Zahnstangenmechanismus sind Korkenzieher, Lenksysteme von Automobilen, Mechanismen zum Öffnen und Schließen von Türen von Kränen, Zahnradbahnen, einige Stellantriebe usw.
Die Funktion des Zahnstangenmechanismus besteht darin, die Drehbewegung des Ritzels in eine von der Zahnstange ausgeführte geradlinige Bewegung umzuwandeln. Die beiden mechanischen Elemente greifen ineinander, sodass die Zahnstange durch die Drehung des Ritzels vorwärts bewegt wird.
Teile des Zahnstangen- und Ritzelmechanismus
Grundsätzlich besteht der Zahnstangenmechanismus aus zwei Teilen:
- Ritzel : ist der Teil des Zahnstangenmechanismus, der die Drehbewegung ausführt. Es handelt sich um ein Zahnrad, das mit der Zahnstange kämmt. Das Ritzel kann sich in beiden möglichen Drehrichtungen drehen, sodass sich die Zahnstange je nach Drehrichtung des Ritzels in die eine oder andere Richtung bewegt.
- Zahnstange : Teil des Zahnstangenmechanismus, der eine geradlinige Bewegung ausführt. Es handelt sich um eine starre Stange mit Zähnen, die sich vorwärts bewegt, wenn sich das Ritzel dreht. Da der Zahnstangenmechanismus umkehrbar ist, kann die Bewegung der Zahnstange auch das Ritzel drehen, obwohl dies sehr selten vorkommt.
Eigenschaften des Zahnstangenmechanismus
Der Zahnstangenmechanismus weist folgende Eigenschaften auf:
- Der Zahnstangenmechanismus ist reversibel , das heißt, eine Drehbewegung kann in eine geradlinige Bewegung oder eine lineare Bewegung in eine Kreisbewegung umgewandelt werden. Diese Art von Mechanismus kann daher so verwendet werden, dass die Drehbewegung des Ritzels die Vorwärtsbewegung der Zahnstange verursacht, oder umgekehrt, dass die Bewegung der Zahnstange die Drehung des Ritzels verursacht. Im Allgemeinen ist das Ritzel das antreibende Element und die Zahnstange das angetriebene Element.
- Damit der Zahnstangenmechanismus richtig funktioniert, müssen Zahnstange und Ritzel die gleiche Teilung und damit das gleiche Modul haben . Somit kann der Modul des Ritzels und damit des Mechanismus berechnet werden, indem der Durchmesser des Ritzels durch seine Zähnezahl dividiert wird.
- Die Zähne von Zahnstange und Ritzel kämmen miteinander, daher bewegt die Zahnstange bei jeder vollständigen Umdrehung des Ritzels so viele Zähne, wie das Ritzel hat . Somit lässt sich der von der Zahnstange zurückgelegte Weg nach folgender Formel berechnen:
- Bei einem Zahnstangenmechanismus ist die Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange gleich der Winkelgeschwindigkeit des Ritzels mal dem Durchmesser des Ritzels geteilt durch zwei.
Gold
ist das Modul,
der Durchmesser des Rades und
die Anzahl der Zähne am Rad.
Gold
ist die Strecke, die der Reißverschluss zurücklegt,
die Anzahl der Zähne am Rad und
die Anzahl der Reißverschlusszähne pro Zentimeter.
Gold
ist die lineare Geschwindigkeit der Zahnstange,
ist die Drehzahl des Ritzels und
ist der Durchmesser des Ritzels
Vor- und Nachteile des Zahnstangenmechanismus
Vorteile des Zahnstangenmechanismus:
- Der Zahnstangenmechanismus ist sehr einfach und dadurch anpassungsfähig und flexibel.
- Mit dem Zahnstangenmechanismus können hohe Kräfte übertragen werden.
- Es ermöglicht Ihnen, die Art der Bewegung zu ändern, da es eine Drehbewegung in eine lineare Bewegung umwandelt oder umgekehrt.
Nachteile des Zahnstangenmechanismus :
- Damit der Zahnstangenmechanismus ordnungsgemäß funktioniert, muss er geschmiert werden.
- Im Allgemeinen ist der Zahnstangenmechanismus ein geräuschvolles Bewegungsübertragungssystem.
- Im Zahnstangenmechanismus kommt es durch den Kontakt zwischen Ritzel und Zahnstange zu starkem Verschleiß.
Anwendungen des Zahnstangenmechanismus
In der Technik findet der Zahnstangen-Ritzel-Mechanismus viele Anwendungsmöglichkeiten. Beispielsweise wird der Zahnstangenmechanismus in Korkenziehern, im Öffnungs- und Schließmechanismus einiger Türen und sogar in Bohrmaschinen verwendet.
Ebenso wird im Automobilbereich der Zahnstangenmechanismus bei der Lenkung von Automobilen eingesetzt. Dieser Mechanismus ist somit Teil des Systems, das die Bewegung des Lenkrads des Fahrzeugs auf die Räder überträgt.
Schließlich wird der Zahnstangenmechanismus auch häufig im Transportbereich eingesetzt. So nutzen Zahnradbahnen den Zahnstangenmechanismus, um in Berggebieten mit steilen Hängen zu fahren.