[发明专利]一种无间隙弹性齿轮传动装置

说明书

本申请公开了一种无间隙弹性齿轮传动装置，包括第一齿轮和与其啮合的第二齿轮，在第一齿轮的各轮齿的齿侧设置有悬臂结构，所述悬臂结构在所述齿轮啮合时发生变形，形成弹性‑啮合传动。通过本发明的技术方案，能够将常规的刚性啮合运动用弹性结构的弯曲和压缩变形与齿轮轮齿的啮合运动复合起来实现弹性‑啮合传动，消除普通齿轮传动中的传动间隙、降低传动噪音。

技术领域

本发明涉及一种传动装置，具体但不排他地，涉及一种无间隙弹性齿轮传动装置。

背景技术

一般的齿轮传动装置是通过两个齿轮轮齿的刚性接触传递动力和运动，轮齿在传动过程中会发生微小变形，为了解决轮齿变形对动力传动和运动传动的不利影响，通常采用齿形修形的方法提高传动的稳定性和承载能力。由于齿轮变形量很小，若采用多齿同时啮合的方式，对齿轮的制造提出更高的精度要求，例如RV减速器要求传动零件的制造精度达2微米左右，这将导致加工成本的急剧上升。同时，由于加工误差和变形的存在，齿轮传动精度一般情况下能够达到1-2角分，很难提高。采用齿轮径向变形的方法实现传动的谐波传动装置利用齿轮轮体的弹性简化了传动装置的结构，但是由于齿形间仍是刚性接触，很难消除轮齿间的间隙，且柔轮轮体的变形削弱了轮齿的整体刚性，因此这种传动形式的传动精度和传动刚度都不高。

传统的采用轮体径向变形和降低齿轮切向刚度实现多齿同时啮合的方法都存在性能的限制和加工制造上的障碍，如何在较低的制造精度下实现多齿同时啮合或即使在单齿啮合情况下也能获得高的传动刚度和传动精度就成为急需解决的问题。

在研制和应用零点精密定位机床夹具过程中发现，弯曲的悬臂梁的轴向刚性很高但是弯曲刚度不高，在两相邻悬臂梁之间如果插入一个两边都具有微小倾角的斜楔，即使它们的制造精度不够高，该斜楔也可以处于一个非常稳定的位置，即利用悬臂梁的弯曲变形可以实现精密的配合，且降低对制造精度的要求。

齿宽是指齿轮实体在轴向上的长度(齿轮端面之间的长度)，齿厚指的是在齿轮端面上一个齿的两个齿侧面之间的圆周距离。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在保证齿轮传动强度的同时消除普通齿轮传动中的传动间隙、降低传动噪音，进而解决我国高档多轴联动数控机床中精密数控转台和机器人关节减速器的设计制造难题，特别是解决矩形阵列机床中的数控转台的无间隙传动问题，为此目的，本发明提出一种无间隙弹性齿轮传动装置，包括第一齿轮和与所述第一齿轮啮合的第二齿轮：

在所述第一齿轮的各轮齿的齿侧设置有悬臂结构，该悬臂结构在齿宽方向上与所述齿轮相等。齿轮端面上，优选地，该悬臂结构在齿侧上的位置为所述第一齿轮从齿根到齿顶方向25％-75％齿全高的位置。因该区段齿轮压力角较小，齿轮受力状态良好。在齿轮端面上，该悬臂结构宽度的选取要视两齿轮传动受力大小和所选用齿轮加工材料而定。选定的依据是，使齿轮传动在满足接触疲劳强度的同时具有一定的弯曲变形能力。

所述悬臂结构的悬臂端相对于对应的轮齿的齿侧面突出一长度A。当仅在齿轮轮齿的单侧设置有悬臂结构时，悬臂结构的悬臂端要超出该单侧齿廓一定距离，悬臂结构与齿轮轮齿的另一侧固连；当在齿轮轮齿的两侧均设置有悬臂结构时，两个悬臂结构的悬臂端均应分别超过齿轮轮齿的两个齿侧面一定距离，两悬臂结构在齿轮轮齿中间固连。以上两种情况下，悬臂结构的总长度和悬臂端超出齿侧面的距离要依据所述两齿轮传动受力的大小和两齿轮齿侧之间的间隙确定。确定的依据是，当仅在单侧设置有悬臂结构时，悬臂结构在受到外力的作用下将产生压缩和弯曲变形，该综合变形量使得超出单侧齿廓的距离的最终长度在悬臂结构中心线方向的投影恰巧等于两齿轮齿侧之间的间隙，而悬臂结构的宽度和总长度的选定就是要使悬臂结构能在保证传动强度的同时使悬臂结构能产生上述综合变形，使所述第一齿轮和所述第二齿轮形成无间隙弹性-啮合传动。当在齿轮轮齿的两侧均设置有悬臂结构时，齿轮可实现正反转均无间隙传动，其参数值的选取与单侧有悬臂结构时相同。