CN102506150B - 弹性除侧隙叠装齿轮结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弹性除侧隙叠装齿轮结构，旨在提供一种能够消除齿轮传动中的齿侧间隙，消除内部产生的冷/热应力，提高齿轮寿命，减小齿轮啮合时的噪音的齿轮结构。主齿轮上设置有圆锥面，除侧隙齿轮通过与圆锥面相配合的锥孔与主齿轮自锁连接，主齿轮上圆锥面的外侧螺纹连接有除侧隙齿轮压紧螺母，主齿轮和除侧隙齿轮上有形成主齿轮和除侧隙齿轮圆周方向定位零点的定位销钉孔，主齿轮上有调节销钉，与调节销钉相对应位置的除侧隙齿轮上设置有弧形调节长孔，弧形调节长孔的两侧分别安装有调节支架，每个调节支架上分别安装有与调节销钉轴线垂直的调节螺钉，与每个调节支架间隔180°的除侧隙齿轮上分别安装有配重块。

Description

弹性除侧隙叠装齿轮结构

技术领域

本发明涉及一种弹性除侧隙叠装齿轮结构。

背景技术

从渐开线齿轮啮合原理上来看，一般齿轮啮合传动分析时是按照无齿侧间隙啮合进行传动理论研究的；但是大多数真实齿轮工作时由于需要预留轮齿工作时的热膨胀空间、考虑储存润滑油的微小空间、考虑齿形制造误差所需要的防干涉空间等等原因，实际齿轮传动系统是需要留有适量齿侧间隙才能正常工作的，纯粹按无侧隙啮合理论进行设计的齿轮既无法加工也很难正常工作。因此在渐开线齿轮设计时，齿轮通常是通过定义齿厚的负向公差带(使轮齿加工的廓形比理轮廓形薄些)来保证轮齿工作时两非工作齿面间留有适量的齿侧间隙。

但是，实践中确实有些场合应用的齿轮如果留有齿侧间隙往往会严重影响其工作性能，例如，某些机械中的工作齿轮不仅需要频繁正反转，而且其正/反转必须严格保持同步，否则将影响机器执行机构正/反转时的相对工作位置。在这种具有特殊要求的机械中，齿侧间隙会产生位置误差使两齿轮正/反方向旋转不能严格同步，此时就要求设计者必须设法减小或消除齿侧间隙。但由于加工误差的广泛存在，通过要求齿廓完全符合理论齿廓、要求齿厚公差趋于零的方式来消除齿侧间隙的方法是不可行的，实践中可用的方式是：采用叠装齿轮结构----在互相啮合的一对齿轮当中，选择其中一个齿轮制成组合齿轮，即加工该齿轮齿廓时将两个形状一样、但厚度仅为原齿轮近一半的齿轮毛坯叠装到一起同时进行齿廓加工，制成完全相同的一个组合齿轮，安装时在静态条件下，利用刚性调隙结构将其相对转动一点微小角度。靠这微错开的一点角度使该组合齿轮的齿廓厚度得以变大，该组合齿轮中每一轮齿廓形中的一个齿面与相啮合齿轮的对应齿面形成接触传动，这样就达到了消除齿侧间隙目的。

上述结构虽可在一定程度上消除齿侧间隙，但由于组合齿轮是在静态下且用刚性结构对其进行相对转动的调整，工作中啮合齿廓内部一定存在：由于工作时的温升产生热膨胀使齿厚增加所产生的热应力；由于制造误差齿廓不完全符合理论轮廓所致啮合动态过程中齿廓间干涉点所产生的冷应力；由于缺乏容纳润滑油的空间而致乏油所带来的强力摩擦磨损等诸多问题。实践中这样的齿轮传动会表现出噪声大幅增加，寿命下降较快等问题，调整组合齿轮时亦存在诸多难点：调整松了因工作位置不准确机器难以正常工作；调整紧了上述问题更加凸显，严重影响机械的工作质量和寿命。而且除侧隙齿轮和主齿轮两者一般都仅有一个齿面参与工作，若该齿面发生了磨损或点蚀失效，本来还有另侧完全没有参与过工作的齿面也不得不提早随之报废。总之，理论分析表明，传统静态、刚性的手动调整几乎是无法将组合齿轮调整到最佳状态的。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种既能够消除齿轮传动中的齿侧间隙，又能够消除内部产生的冷应力和热应力，提高齿轮寿命，减小齿轮啮合时的噪音，调节方便的弹性除侧隙叠装齿轮结构。

本发明通过下述技术方案实现：

一种弹性除侧隙叠装齿轮结构，包括主齿轮和除侧隙齿轮，其特征在于，所述主齿轮上设置有圆锥面，所述除侧隙齿轮通过与所述圆锥面相配合的锥孔与所述主齿轮自锁连接，所述主齿轮上圆锥面的外侧螺纹连接有除侧隙齿轮压紧螺母，所述主齿轮和除侧隙齿轮上分别设置有形成主齿轮和除侧隙齿轮圆周方向定位零点的定位销钉孔，所述主齿轮上安装有调节销钉，与所述调节销钉相对应位置的除侧隙齿轮上设置有弧形调节长孔，所述弧形调节长孔的两侧分别安装有调节支架，每个调节支架上分别安装有与所述调节销钉轴线垂直的调节螺钉，与每个调节支架间隔180°的除侧隙齿轮上分别安装有配重块。

所述调节支架由连接帽和连接杆组成，所述连接帽上设置有与所述调节螺钉螺纹连接的螺钉孔，所述连接杆上设置有连接槽，所述调节支架通过安装在所述连接槽内的第一轴用弹性挡圈与所述除侧隙齿轮连接。

每个配重块与除侧隙齿轮之间通过第二轴用弹性挡圈连接。

所述定位销钉孔与所述调节销钉间隔180°。

所述除侧隙齿轮上设置有拆卸螺孔。

所述主齿轮上的圆锥面的圆锥角为1-3度。

所述调节支架及调节销钉均采用合金弹簧钢材料制成。

本发明具有下述技术效果：

(1)本发明的除侧隙叠装齿轮结构中，由于除侧隙齿轮是装在一个小锥角的圆锥面上，具有较强自锁性，这样主要利用锥面间摩擦力矩来抵抗小齿轮某一齿面上受力产生的力矩，由于是摩擦连接，本身就具有缓冲、减振的作用，若初调位后齿面间由于内部干涉产生过大冷应力，或因工作温升导致两齿面间产生过大的热应力，在初期轻载工作时能在动态状态下通过两锥面间的微小滑动自行释放缓解，该弹性调整环节既保证了齿面间可消除侧隙，又可减小内应力，所以可有效减轻齿轮工作噪声，也使齿面润滑状况得以改善、齿轮寿命有效提高。

(2)本发明的除侧隙叠装齿轮结构中，由于调节支架采用了适配的小刚性结构，因此当调隙两齿轮顶紧后，如果内部遇到较大的冷/热应力，可以靠调节支架及调节销钉的弹性变形有效缓解内部应力，而当内应力影响因素消除后，结构在构件弹性力作用下还可以恢复原状，达到了缓冲、吸振、降噪的效果。

(3)本发明的除侧隙叠装齿轮结构中，由于除侧隙齿轮可以相对主齿轮两个方向旋转调整，若一个齿面发生了磨损或点蚀失效，可以将调隙方向改变到相反方向，使两齿轮的另侧齿面也参与工作，这样就能进一步有效延长齿轮的工作寿命，而且，降低了调节难度。

(4)本发明的除侧隙叠装齿轮结构中，调节支架由连接杆和连接帽组成，可以通过改变连接帽的厚度改变调节支架的刚度，实现调节支架的弹性调整，从而达到缓冲、吸振、降噪的效果。

附图说明

图1本发明弹性除侧隙叠装齿轮结构装配图；

图2图1的A-A剖视图；

图3图1的B-B剖视图；

图4图1的I部局部放大图。

图5本发明弹性除侧隙叠装齿轮结构中弹性调节支架的立体图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明弹性除侧隙叠装齿轮结构的示意图如图1-图5所示，包括主齿轮6和除侧隙齿轮1，所述主齿轮6上设置有圆锥面7，所述除侧隙齿轮1通过与所述圆锥面7相配合的锥孔与所述主齿轮6自锁连接，所述主齿轮上的圆锥面的圆锥角最好为1-3度。所述主齿轮上圆锥面的外侧螺纹连接有除侧隙齿轮压紧螺母5，所述主齿轮6和除侧隙齿轮1上分别设置有形成主齿轮和除侧隙齿轮圆周方向定位零点的定位销钉孔9，所述主齿轮上安装有调节销钉3，与所述调节销钉3相对应位置的除侧隙齿轮上设置有弧形调节长孔12，所述弧形调节长孔12的两侧分别安装有调节支架2，每个调节支架上分别安装有与所述调节销钉轴线垂直的调节螺钉11，为平衡所述调节支架重量造成除侧隙齿轮旋转不平衡，与每个调节支架间隔180°的除侧隙齿轮上分别安装有配重块8。

所述调节支架由连接帽15和连接杆16组成，所述连接帽15上设置有与所述调节螺钉11螺纹连接的螺钉孔14，所述连接杆16上设置有连接槽17，所述调节支架2通过安装在所述连接槽内的第一轴用弹性挡圈13与所述除侧隙齿轮1连接。

每个配重块与主齿轮之间通过第二轴用弹性挡圈连接。

为了便于平衡，所述定位销钉孔9与所述调节销钉3间隔180°。

为了方便从自锁锥孔中取下除侧隙齿轮，在除侧隙齿轮上设置有拆卸螺孔4。

所述调节支架2和调节销钉3均采用合金弹簧钢材料制成，如65Mn，以增加弹性并延长使用寿命。

当将主齿轮6与除侧隙齿轮1安装到位后，需要调整消除齿侧间隙时，先在定位销钉孔9中安装定位销钉，将除侧隙齿轮定位到圆周零点(即保证主齿轮与除侧隙齿轮两齿廓上下对齐，是该齿廓的加工状态)，然后用压紧螺母5适量压紧，将其装到机器上与相啮合的配对齿轮10配合在一起，进行除侧隙调位：即拆除定位销钉孔内的定位销钉，装上调节销钉3，适量旋转调节螺钉11(松开一侧顶紧另侧)，将侧隙消除后，再用较大力矩旋转压紧螺母使除侧隙齿轮的锥孔与主齿轮6上的圆锥面强力压紧在一起，使两结合面处产生较大摩擦力，松开调节螺钉11取出调节销钉12，完成去除侧隙初调节。为防止重载工作或由于瞬间过度载荷，使叠装齿轮发生反向冲击位移，使主齿轮6与除侧隙齿轮1又被载荷还原到有侧隙状态，造成侧隙重新出现、工作精度丧失的问题，专门安排轻载适应工作时段，目的在于使内部调隙不和谐的干涉点慢慢自然消除，在投入一定工作时间后，待两齿面间动态达到互相适应状况，再重新装上调节销钉和调节螺钉，以使调隙准确位置被固定。最后为防止调节螺钉自行松脱，还应将两边调节螺钉在该位置上对顶拧紧。

若将除侧隙齿轮装在机器上并经实际工作测试后，发现调节支架刚度仍然较大，具体表现为齿轮工作时噪声还是很大，没有见到明显下降，可以将调节支架拆下来通过机加工适量减小调节支架矩形部分的厚度尺寸S，使其刚性下降弹性增加；如果发现调节支架刚度不足，具体表现为齿轮正反转工作时位置不准确，切口质量不好，也可以将调节支架拆卸下来，重新更换矩形部分厚度S比较大的调整支架，这样就可以找到一个比较适中厚度S的截面。

Claims (6)

1.一种弹性除侧隙叠装齿轮结构，包括主齿轮和除侧隙齿轮，其特征在于，所述主齿轮上设置有圆锥面，所述除侧隙齿轮通过与所述圆锥面相配合的锥孔与所述主齿轮自锁连接，所述主齿轮上圆锥面的外侧螺纹连接有除侧隙齿轮压紧螺母，所述主齿轮和除侧隙齿轮上分别设置有形成主齿轮和除侧隙齿轮圆周方向定位零点的定位销钉孔，所述主齿轮上安装有调节销钉，与所述调节销钉相对应位置的除侧隙齿轮上设置有弧形调节长孔，所述弧形调节长孔的两侧分别安装有调节支架，每个调节支架上分别安装有与所述调节销钉轴线垂直的调节螺钉，与每个调节支架间隔180°的除侧隙齿轮上分别安装有配重块；

所述调节支架由连接帽和连接杆组成，所述连接帽上设置有与所述调节螺钉螺纹连接的螺钉孔，所述连接杆上设置有连接槽，所述调节支架通过安装在所述连接槽内的第一轴用弹性挡圈与所述除侧隙齿轮连接。

2.根据权利要求1所述的弹性除侧隙叠装齿轮结构，其特征在于，每个配重块与除侧隙齿轮之间通过第二轴用弹性挡圈连接。

3.根据权利要求1或2所述的弹性除侧隙叠装齿轮结构，其特征在于，所述定位销钉孔与所述调节销钉间隔180°。

4.根据权利要求3所述的弹性除侧隙叠装齿轮结构，其特征在于，所述除侧隙齿轮上设置有拆卸螺孔。

5.根据权利要求4所述的弹性除侧隙叠装齿轮结构，其特征在于，所述主齿轮上的圆锥面的圆锥角为1-3度。

6.根据权利要求4所述的弹性除侧隙叠装齿轮结构，其特征在于，所述调节支架及调节销钉均采用合金弹簧钢材料制成。

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