[发明专利]无间隙齿轮传动装置及消除齿轮传动间隙的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿轮传动装置及方法，具体是涉及一种可有效消除齿轮传动间隙的无间隙齿轮传动装置及消除齿轮传动间隙的方法。

背景技术

在伺服驱动系统的传动机构中，齿轮传动因其瞬间传动比为常数，传动精度高，承载能力大等优点，是目前使用较多的传动机构。伺服驱动系统，比如机床进给系统，机械手臂，坦克瞄准系统等，都需要双向传动，并且要保证精度，这就要求齿轮传动机构必须采取措施消除齿侧间隙。目前已有的能减小或消除齿轮传动间隙的齿轮传动装置主要有以下几种：

一、刚性调整——采用双齿轮叠合加垫片的方式进行调整

刚性调整只能用于斜齿轮间隙的调整，其采用厚齿轮同时与两个相同齿数的薄齿轮啮合，薄齿轮由平键与轴联接，互相不能相对回转。薄齿轮的齿形拼装在一起加工，并与键槽保持确定的相对位置。加工时，在两薄齿轮之间装入已知厚度的垫片。装配时，将垫片厚度增加或减少Δt，然后再用螺母拧紧。这时两齿轮的螺旋线就产生了错位，其左、右两齿面分别与厚齿轮的齿面贴紧，消除了间隙。垫片厚度的增减量Δt可以用以下公式计算：

Δt＝Δcotβ

式中，Δ——齿侧间隙；β——斜齿轮的螺旋角。

刚性调整法调节齿轮间隙有较好的传动刚度，且结构比较简单。缺点是：1.调整之后齿侧间隙不能自动补偿；2.这种方法只能应用与斜齿轮传动，无法适用于直齿轮。3.垫片的厚度通常是由试测法确定，一般要经过几次修磨才能调整好。4.要求严格控制齿轮的加工精度，否则传动的灵活性将受到影响。

二、柔性调整——采用双重叠合齿轮加弹簧装置调整

一种方式是采用双齿轮错齿式结构消除间隙，即由两个套装在一起，并可作相对回转、具有相同齿数的薄齿轮分别与一个厚齿轮啮合。两个薄齿轮上其中一个开设四个螺孔，另一个开设8个螺孔(其中4个位置与另一齿轮上开设螺孔位置相同)，螺孔内分别装上凸耳A和凸耳B。弹簧的两端分别钩在凸耳A以及安装在凸耳B上的调节螺钉上，并通过调节螺母调节弹簧的拉力，调节完毕用螺母锁紧。弹簧的拉力使薄齿轮错位，即两个薄齿轮的左、右齿面分别紧贴在厚齿轮齿槽的左、右齿面上，消除了齿侧间隙。由于正向和反向旋转，分别只有一片齿轮承受扭矩，因此承载能力受到了限制。在设计时必须计算弹簧的拉力，使它能够克服最大扭矩，否则将失去消除间隙的作用。

另一种方式是用碟形弹簧消除斜齿轮齿侧间隙的结构。两个同轴设置的薄斜齿轮同时与一宽齿轮啮合，蝶形弹簧设置于薄齿轮的轴上，以螺母通过垫圈来调节蝶形弹簧，使它保持一定的压力。弹簧作用力的调整必须适当，压力过小，达不到消隙作用；压力过大，将会使齿轮磨损加快。为了使齿轮在轴上能沿轴向移动，而又不产生偏斜，这就要求齿轮的内孔具有较长的导向长度，因而增大了轴向尺寸。

这种柔性调整法在齿轮的齿厚和周节有差异的情况下，仍可始终保持无间隙啮合，齿侧间隙可以自动补偿，对齿轮的加工精度和安装精度要求较低。但此种结构将影响齿轮的传动平稳性，而且这种调整法的结构比较复杂，传动刚度低，要求齿轮的内孔具有较长的导向长度，增大了轴向尺寸。

发明内容

本发明的目的是提供一种可有效消除齿轮的传动间隙的无间隙齿轮传动装置。

本发明的另一目的是提供一种消除齿轮传动间隙的方法。

为达上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种无间隙齿轮传动装置，包括与驱动装置输出轴相连的第三齿轮，以及与第三齿轮同时啮合且并列安装在齿轮轴上的第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮的齿轮模数相同，其中，第一齿轮通过键槽固定在齿轮轴上，其齿轮面上设有贯通的类楔形孔洞；第二齿轮套设在齿轮轴上，可绕齿轮轴转动，且通过安装在齿轮轴上的弹簧及调节螺母实现轴向移动，第二齿轮上对应类楔形孔洞的位置处设有与类楔形孔洞相匹配的类楔形凸块。

所述的无间隙齿轮传动装置，其中，所述的类楔形孔洞的侧面a及与其相匹配的类楔形凸块的侧面b均为螺旋曲面，类楔形孔洞和类楔形凸块的其他侧面均与第一齿轮/第二齿轮的表面相垂直。

所述的无间隙齿轮传动装置，其中，所述侧面a的螺旋曲面与侧面b的螺旋曲面螺距相同，曲面完全重合，螺旋曲面的最大螺旋角即螺旋曲面的外边线的螺旋角β≤actg f，其中，f是齿轮材料的摩擦系数。

所述的无间隙齿轮传动装置，其中，所述侧面a/b设于齿轮的径向面上。

所述的无间隙齿轮传动装置，其中，所述第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮同为直齿轮、斜齿轮或锥齿轮。