齿轮消隙机构

．齿轮齿条副

齿轮齿条传动常用于行程较长的大型机床上，可以得到较大的传动比，还易得到高速直线运动，刚度及机械效率也高；但传动不够平稳，传动精度不够高，而且还不能自锁。

采用齿轮齿条副传动时，必须采取措施消除齿侧间隙。当传动负载小时，也可采用双片薄齿轮调整法，将两齿轮分别与齿条齿槽的左、右两侧贴紧，从而消除齿侧间隙。当传动负载大时，可采用双片厚齿轮传动的结构，图 5-45 是这种消除间隙方法的原理图。进给运动由轴 2 输入，该轴上装有两个螺旋线方向相反的斜齿轮，当在轴 2 上施加轴向力 F 时，能使斜齿轮产生微量的轴向移动。此时，轴 1 和轴 3 便以相反的方向转过微小的角度，使齿轮 4 和5 分别与齿条齿槽的左、右侧面贴紧，从而消除齿侧间隙。

图5-45 消除间隙的原理图

1 、

2 、

3 —轴；

4 、

5 —齿轮

三、进给系统传动齿轮间隙的消除

对于数控机床进给系统中的减速齿轮，除了要求其本身具有很高的运动精度和工作平稳性以外，还必须尽可能消除配对齿轮之间的传动间隙；否则，在进给系统每次反向之后就会使运动滞后于指令信号，这将对加工精度产生很大影响。所以，对于数控机床的进给系统，必须采用各种方法去减少或消除齿轮传动间隙。

1 ．刚性调整法

刚性调整法是指调整之后齿侧间隙不能自动补偿的调整方法。它要求严格控制齿轮的齿第五章数控机床的结构与传动厚及周节公差，否则传动的灵活性将受到影响。但用这种方法调整的齿轮传动有较好的传动刚度，而且结构比较简单。

图5 — 46 是最简单的偏心轴套式消除间隙结构。电机 1 是通过偏心轴套2 装到壳体上，通过转动偏心轴套就能够方便地调整两齿轮的中心距，从而消除了齿侧间隙。

图5-46 偏心轴套式消除间隙结构图5-47 带锥度齿轮的消除间隙结

构

1 —电机；

2 —偏心轴套 1 、 2 —齿轮；

3 —垫片

图5 — 47 是用一个带有锥度的齿轮来消除间隙的结构。在加工齿轮 l 和2 时，将假想的分度圆柱面改变成带有小锥度的圆锥面，使其齿厚在齿轮的轴向稍有变化 ( 其外形类似于插齿刀 ) 。装配时，只要改变垫片的厚度就能调整两个齿轮的轴向相对位置，从而消除了齿侧间隙。但如增大圆锥面的角度，将会使啮合条件恶化。

图5-48 斜齿轮消除间隙结构

1 、

2 —薄齿轮；

3 —垫片；

4 —厚齿轮构

图5- 48 是斜齿轮消除间隙的结构，厚齿轮 4 同时与两个相同齿数的薄齿轮 1 和 2 啮合，薄齿轮由平键与轴联接，互相不能相对回转。薄齿轮 1 和 2 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为 t 的垫片 3 。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 = Δcot β

式中，Δ —— 齿侧间隙；

β ——斜齿轮的螺旋角。

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。这种结构的齿轮承载能力较小，因为在正向或反向旋转时，分别只有一个薄齿轮承受载荷。

2 ．柔性调整法

柔性调整法是指调整之后齿侧间隙可以自动补偿的调整方法。这种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。但将影响其传动平稳性，而且这种调整法的结构比较复杂，传动刚度低。

图5-49 是双齿轮错齿式消除间隙结构。两个相同齿数的薄齿轮 1 和 2 与另一个厚齿轮啮合。两个薄齿轮套装在一起，并可作相对回转。每个齿轮的端面均匀分布着四个螺孔，分别装上凸耳 4 和 8 。齿轮 1 的端面还有另外四个通孔，凸耳 8 可以在其中穿过。弹簧 3 的两端分别钩在凸耳 4 和调节螺钉 5 上，通过螺母 6 调节弹簧的拉力，调节完毕用螺母 7 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。

图5-49 双齿轮错齿式消除间隙结

1 、

2 —薄齿轮；

3 —弹簧；

4 、 8 — 凸耳；

5 —调节螺钉；

6 、

7 —螺母

对圆锥齿轮传动，也可以采用类似于圆柱齿轮的消除间隙方法。图5-50 是压力弹簧消除间隙的结构。它将一个大锥齿轮加工成 1 和 2 两部分，齿轮的外圈 1 上带有三个周向圆弧槽 8 ，齿轮的内圈 2 的端面带有三个凸爪 4 ，套装在圆弧槽内。弹簧 6 的两端分别顶在凸爪 4 和镶块 7 上，使内、外齿圈的锥齿错位，起到了消除间隙的作用。为了安装的方便，用螺钉 5 将内、外齿圈相对固定，安装完毕之后将螺钉卸去。

图5-50 压力弹簧消除间隙结构

1 —外圈；

2 —内圈；

3 —锥齿轮；

4 — 凸爪；

5 —螺钉；

6 —弹簧；

7 —镶块；

8 —圆弧槽

图5-51 是用碟形弹簧消除斜齿轮齿侧间隙的结构。斜齿轮 1 和 2 同时与宽齿轮 6 啮合，螺母 5 通过垫圈 4 调节碟形弹簧 3 ，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左右移动，而又不允许产生偏斜，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。

图5-51 碟形弹簧消除间隙结构

1 、

2 —斜齿轮；

3 —碟形弹簧；

4 —垫圈；

5 —螺母；

6 —宽齿轮