CN104128835A - 一种斜齿轮消隙机构和消隙方法 - Google Patents

一种斜齿轮消隙机构和消隙方法 Download PDF

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夏挺
刘大猷
谢桂平
钱海
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Abstract

本发明提供一种利用锥套安装的斜齿轮消隙机构，该机构由两片同轴安装的齿轮与另一轴的一个齿轮啮合，齿轮采用精密弹性锥套安装固定。其消隙原理是利用弹性锥套与轴的夹紧摩擦力使两片齿轮中的一片轴向移动与另一片已刚性固定的齿轮螺旋线产生错位而消隙，最后将轴向移动到位的齿轮紧固形成刚性消隙机构。本发明斜齿轮消隙机构采用刚性消隙，工作时齿面不受弹簧压力，齿轮磨损小，机床能耗低，当齿轮磨损需要调整间隙时，调整方法简单可靠，能满足各种工况要求；安装精度高、刚性好、安装位置不受轴向台阶影响，降低了主轴加工难度，刚性消隙机构的两片齿轮最后都是刚性固定的，因而工作时不受主轴正反转影响。

Description

一种斜齿轮消隙机构和消隙方法
技术领域
本发明涉及一种斜齿轮消隙机构，特别涉及一种用于机床精密传动的利用锥套安装的斜齿轮刚性消隙传动机构及消隙方法。
背景技术
齿轮传动在机床设计与制造中应用广泛，随着机床对精度、刚性、速度和能耗的更高要求，对机床齿轮传动机构，尤其是机床主轴的齿轮传动机构也提出了更高的要求，其中一项是要求齿轮传动无间隙，即齿轮传动机构具备消隙功能，以满足精密传动和高性能刀具的使用要求，这就需要进行齿轮传动消隙机构的设计。传统的齿轮消隙机构设计采用双片齿轮弹性消隙方式，参阅图1，图中齿轮1’安装于轴4’上，通过键2’及挡圈3’形成与轴的固定连接，另一对规格参数相同的齿轮8’和齿轮9’安装于轴7’上，主齿轮8’以键12’和挡圈6’形成与轴的固定连接，副齿轮9’活套装在轴上且可绕轴做旋转运动，两齿轮端面加工有与螺旋线错开一定角度的等分槽10’，槽内装有弹簧11’，销钉5’限制错开位置，当齿轮1’与齿轮8’、齿轮9’啮合时，弹簧使齿轮8’、齿轮9’产生相对的转动位移而消隙。该技术方案采用主、副两片齿轮同轴安装且与另一齿轮啮合，主齿轮固定于轴上，副齿轮活套在轴上，可绕轴旋转，两片齿轮紧贴的端面上加工有用于安装弹簧的槽，槽与两片齿轮相对齐的螺旋线(直齿轮时为直线)错位加工，当弹簧安装后，弹簧推动副齿轮旋转，使两齿轮的螺旋线错位于与之啮合的齿轮的不同齿的左、右齿面紧密接触而消隙。此种弹性消隙方式中，弹簧压力是选定的，其压力也一直作用在齿面上，这就使此种消隙方式存在局限和不足。机床工作时，由于加工对象不同，齿轮受力变化很大，固定的弹簧消隙力不能适应外力的变化，如果采用较大的弹簧消隙力，显然会增大齿轮啮合面的摩擦，加剧齿轮磨损，增加机床耗能，同时降低传动效率。另外，此类消隙机构采用副齿轮的消隙方式，因此只有主齿轮适合传递力矩，机构工作时的传动方向受限。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种利用精密弹性锥套进行齿轮与轴的精密无间隙连接，提高齿轮安装精度和刚度，通过多次调整齿轮间隙的方式适应外力的变化的斜齿轮消隙机构及消隙方法。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种斜齿轮消隙机构，包括主动转轴4、从动转轴7、主动齿轮1、同时与所述主动齿轮1啮合的第一从动齿轮8和第二从动齿轮9，所述主动齿轮1通过第一锥套3和螺钉固定在所述主动转轴4上，所述第一从动齿轮8通过第二锥套6和螺钉固定在所述从动转轴7上，所述第二从动齿轮9通过第三锥套11和螺钉固定在所述从动转轴7上，所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮的轮齿相互错开，且所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮啮合于所述主动齿轮1的不同轮齿的左、右齿面，所述第二从动齿轮的端面上周向均布有调节螺钉10，所述调节螺钉10的头部与所述第一从动齿轮8的端面接触。
进一步的，所述第一从动齿轮8的上端面与所述主动齿轮1的上端面位于同一平面内。
进一步的，所述第二从动齿轮9的下端面与所述主动齿轮1的下端面位于同一平面内。
进一步的，所述第一锥套、所述第二锥套和所述第三锥套的端部均设有止挡台阶15，所述止挡台阶15的端面周向均布有安装孔14。
进一步的，所述第一锥套、所述第二锥套和第三锥套的套壁沿轴线方向开设有直槽13。
进一步的，所述主动齿轮1的轮齿上开设有环形槽12，所述环形槽12位于所述第一从动齿轮与所述第二从动齿轮之间。
本发明还提供一种消隙方法，包括以下步骤：
A、通过第一锥套将主动齿轮固定在主动转轴4上，同时通过第二锥套将第一从动齿轮固定在从动转轴7上，所述第一从动齿轮与所述主动齿轮啮合；
B、将带第三锥套的第二从动齿轮9反向活套在从动转轴7上，所述第二从动齿轮与第一从动齿轮8的端面贴合，旋转第三锥套上的螺钉，迫使第三锥套变形与从动转轴7处于不抱死但存在摩擦的状态，旋动第二从动齿轮上的调节螺钉10使所述第二从动齿轮轴向移动，此时所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮的螺旋线错位并与主动齿轮的不同齿的左右齿面紧密接触而消隙；
C、继续拧动调节螺钉使第二从动齿轮9与主动齿轮1的下端面平齐，最后拧紧第三锥套上的螺钉，使第二从动齿轮固定在从动转轴上。
(三)有益效果
与传统的弹性消隙机构相比，本发明斜齿轮消隙机构采用刚性消隙，工作时齿面不受弹簧压力，齿轮磨损小，机床能耗低，当齿轮磨损需要调整间隙时，调整方法简单可靠，能满足各种工况要求；锥套安装相当于加长了齿轮的毂部尺寸，锥套与轴及齿轮孔连接紧密无间隙，因而安装精度高、安装位置不受轴向台阶影响，降低了主轴加工难度，刚性消隙机构的两片齿轮最后都是刚性固定的，因而工作时不受主轴正反转影响。
附图说明
图1为传统的弹性消隙机构的剖面示意图；
图2为本发明斜齿轮消隙机构的剖面示意图；
图3为本发明斜齿轮消隙机构中的锥套的剖面示意图；
图4为本发明斜齿轮消隙机构中的锥套的安装端面视图。
具体实施方式
参阅图2～图4，本发明提供一种斜齿轮消隙机构，包括主动转轴4、从动转轴7、主动齿轮1、同时与主动齿轮1啮合的第一从动齿轮8和第二从动齿轮9，主动齿轮1通过第一锥套3和螺钉固定在主动转轴4上，第一从动齿轮8通过第二锥套6和螺钉固定在从动转轴7上，而第二从动齿轮9通过第三锥套11和螺钉固定在从动转轴7上，第一从动齿轮和第二从动齿轮的轮齿相互错开，且第一从动齿轮和第二从动齿轮啮合于主动齿轮1的不同轮齿的左、右齿面(通常为相邻两轮齿的相对齿面)，第二从动齿轮的端面上周向均布有调节螺钉10，该调节螺钉10的头部与第一从动齿轮8的端面接触；为了达到更好的传动效果，本实施例中的第一从动齿轮8的上端面与主动齿轮1的上端面位于同一平面内；同时第二从动齿轮9的下端面与主动齿轮1的下端面位于同一平面内；为了便于定位安装，在第一锥套、第二锥套和第三锥套的端部均设有止挡台阶15，在该止挡台阶15的端面周向均布有安装孔14，该安装孔内套设有螺钉；为了使锥套产生弹性变形，在第一锥套、第二锥套和第三锥套的套壁上沿轴线方向开设有直槽13；为了在磨损后调整时齿宽方向的精确啮合，在主动齿轮1的轮齿上开设有环形槽12，该环形槽12位于第一从动齿轮与第二从动齿轮之间。
以下对消隙方法(安装方法)做详细说明；
主动齿轮1与第一锥套3连接，拧紧第一锥套上的螺钉2，将该主动齿轮固定在主动转轴4上，同理，第一从动齿轮8与第二锥套通过拧紧螺钉固定在从动转轴7上，安装时，第一从动齿轮8的上端面与主动齿轮的上端面平齐，将带第三锥套的第二从动齿轮9反向活套在从动转轴7上，端面与第一从动齿轮8贴合，旋转第三锥套上的螺钉，迫使第三锥套变形与轴抱紧产生摩擦，旋转调节螺钉10，该调节螺钉推动第二从动齿轮9沿轴线方向移动，此时，第一从动齿轮8和第二从动齿轮9的螺旋线产生错位，并依靠摩擦力与主动齿轮的不同齿的左右齿面紧密接触而消隙；继续拧动调节螺钉使第二从动齿轮9与主动齿轮1的下端面平齐，最后拧紧第二从动齿轮的第三锥套上的螺钉，使第二从动齿轮固定在从动转轴上。
与传统的弹性消隙机构相比，本发明斜齿轮消隙机构采用刚性消隙，工作时齿面不受弹簧压力，齿轮磨损小，机床能耗低，当齿轮磨损需要调整间隙时，调整方法简单可靠，能满足各种工况要求；锥套安装相当于加长了齿轮的毂部尺寸，锥套与轴及齿轮孔连接紧密无间隙，因而安装精度高、刚性好、安装位置不受轴向台阶影响，降低了主轴加工难度，刚性消隙机构的两片齿轮最后都是刚性固定的，因而工作时不受主轴正反转影响。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种斜齿轮消隙机构，包括主动转轴(4)、从动转轴(7)、主动齿轮(1)、同时与所述主动齿轮(1)啮合的第一从动齿轮(8)和第二从动齿轮(9)，其特征在于：所述主动齿轮(1)通过第一锥套(3)和螺钉固定在所述主动转轴(4)上，所述第一从动齿轮(8)通过第二锥套(6)和螺钉固定在所述从动转轴(7)上，所述第二从动齿轮(9)通过第三锥套(11)和螺钉固定在所述从动转轴(7)上，所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮的轮齿相互错开，且所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮啮合于所述主动齿轮(1)的不同轮齿的左、右齿面，所述第二从动齿轮的端面上周向均布有调节螺钉(10)，所述调节螺钉(10)的头部与所述第一从动齿轮(8)的端面接触。
2.如权利要求1所述的斜齿轮消隙机构，其特征在于：所述第一从动齿轮(8)的上端面与所述主动齿轮(1)的上端面位于同一平面内。
3.如权利要求2所述的斜齿轮消隙机构，其特征在于：所述第二从动齿轮(9)的下端面与所述主动齿轮(1)的下端面位于同一平面内。
4.如权利要求1所述的斜齿轮消隙机构，其特征在于：所述第一锥套、所述第二锥套和所述第三锥套的端部均设有止挡台阶(15)，所述止挡台阶(15)的端面周向均布有安装孔(14)。
5.如权利要求4所述的斜齿轮消隙机构，其特征在于：所述第一锥套、所述第二锥套和所述第三锥套的套壁沿轴线方向开设有直槽(13)。
6.如权利要求1至5任一项所述的斜齿轮消隙机构，其特征在于：所述主动齿轮(1)的轮齿上开设有环形槽(12)，所述环形槽(12)位于所述第一从动齿轮与所述第二从动齿轮之间。
7.一种使用如权利要求1所述的斜齿轮消隙机构的消隙方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、通过第一锥套将主动齿轮固定在主动转轴4上，同时通过第二锥套将第一从动齿轮固定在从动转轴7上，所述第一从动齿轮与所述主动齿轮啮合；
B、将带第三锥套的第二从动齿轮9反向活套在从动转轴7上，所述第二从动齿轮与第一从动齿轮8的端面贴合，旋转第三锥套上的螺钉，迫使第三锥套变形与从动转轴7处于不抱死但存在摩擦的状态，旋动第二从动齿轮上的调节螺钉10使所述第二从动齿轮轴向移动，此时所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮的螺旋线错位并与主动齿轮的不同轮齿的左右齿面紧密接触而消隙；
C、继续拧动所述调节螺钉使第二从动齿轮9与所述主动齿轮1的下端面平齐，最后拧紧所述第三锥套上的螺钉，使所述第二从动齿轮固定在所述从动转轴上。
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