齿轮传动中的齿轮副侧隙调整研究

齿轮传动中的齿轮副侧隙调整研究

刘建洋

广西玉柴机器股份有限公司 广西南宁市 530000

摘要：齿轮转动时，为了保证齿轮安全稳定的生产工作模式，常常需要考虑齿轮副的侧隙大小，来保障齿轮副工作的稳定性，也有一些精度要求过高的齿轮转动机构中需要消除侧隙，避免其造成的往复运动而带来的精度缺失。本文系统分析常见的的几种影响齿轮副侧隙的因素和计算方法，在传统的基础上给出了几种利用结构设计来调整侧隙的方法，从而可以减少生产成本。

关键词：齿轮传动；侧隙；调整

一、齿轮传动侧隙优缺点

齿轮侧隙主要是一对齿轮处于啮合状态下，其中一个齿轮单个齿同另一个齿轮单个齿齿面发生接触过程中，前一个齿的其他齿面同第二个齿轮彼此啮合的齿相邻的齿在分度圆上存在的间隙。基于理论层面分析，齿轮侧隙需等于零，不过齿轮具体运行阶段，齿形会由于温度的变化产生相应的变化。不过如处于常温环境条件下，若不存在侧隙则会发生咬死的情况，并且可以位于侧隙中空出储存的有效空间，因此，存在侧隙情况属于整张现象。然而，侧隙同样存在一定的缺点，比如当齿轮发生转向情况下，会造成回程误差与冲击情况。侧隙需按照具体情况存在的差异做出合理改变，比如仪表若想降低回程误差需保持较小的侧隙。不过若侧隙过小则会产生咬死情况，且由于储油问题只是润滑效果不明显。同样，侧隙过大也会造成一定的不利影响。因此，侧隙测量方法就显得至关重要，装配阶段通常运用铅丝法对侧隙进行有效测量，使用粗细程度较为均匀的铅丝，在齿轮啮合使对其进行有效夹紧，之后对铅丝实际厚度做出测量，从而获得侧隙的实际大小数值[1]。

二、齿轮侧隙设计中存在的问题

按照最小侧隙的具体计算方法，最大实效齿轮厚度的计算公式同按照测量前期有关的端面实效齿厚之间的偏差并未明显的差异，因此也表明，端面实效齿厚上存在的偏差度齿厚造成影响，不然即齿厚上存在的偏差对具体齿厚造成影响，不过实际恶言，以上情况均无法作为对齿厚是否满足标准进行分析判断的理论基础依据，因此，对齿厚是否满足标准进行分析判断的主要因素为最大检测半径。基于此，齿轮侧隙设计阶段，需对齿厚判断标准加以足够重视，并作出全面充分的仔细分析考虑[2]。

三、 齿轮副侧隙的分类

4.1法向侧隙

法向侧隙的定义为齿轮副接触在工作齿面和非工作齿面之间的最小距离。其距离可以用塞尺和铅丝沿一对齿轮啮合线上进行测量，也可以将铅丝放置在齿轮齿间，通过千分尺测量压扁的铅丝厚度得出。

4.2圆周侧隙

圆周侧隙的定义是在一个副齿轮固定的情况下，测量另外一个齿轮的圆周晃动量。测量方法为两齿沿着轮节圆周方向测量，首先要保持两齿轮的表面要齿面贴合，在齿轮分度圆切线方向也可以放置指示表，并通过晃动该齿轮显示指示表的晃动量，该数值就能表示圆周侧隙大小。

4.3啮合侧隙

啮合侧隙是当摆线轮与针轮位于正常的啮合位置情况下，在统一水平连接点上测量摆线轮齿廓与针齿齿廓之间量度的最短距离。当摆线轮轮齿和针轮轮齿啮合时位于不同的相对位置，所得的啮合侧隙值也不尽相同。

4.4轮齿侧隙

轮齿侧隙可以用副轮和主轮的相对圆周晃动量来表示，常常用分度圆弧的弧长值计算。

四、齿轮副侧隙的计算

齿轮的正常运行需要正常的润滑油膜和合适的齿侧间隙。正常的润滑油膜可以保障齿轮的快速转动，而在齿轮转动过程中，势必会产生过高的温度，致使齿轮热变形造成齿轮卡顿的现象，这就需要预先设置好合适的齿侧间隙，保证齿轮一直在正常的轨道上转动。一般齿侧间隙主要是由润滑方式和分度圆线速度决定。齿轮副侧隙的获取方式通常有以下两类，一类是通过固定基齿厚制的极限偏差来改变齿轮的中心距来获取相应精度的最小极限侧隙；一类是通过基中心制来改变齿厚，从而获得不同程度的中心距极限差来保证可以通过不同程度的的齿厚度偏差得到相应精度的最小极限侧隙。回转机构转动中可以通过一定的方法来得到不同程度的最小极限侧隙。回转轴和小齿轮常配合使用，但是齿轮往往要承受大负荷的力度，这就要求小齿轮的厚度不能过于小，生产中也会有用正变位的方法来提高齿轮厚度，这种方法往往不能很好地调节回转机构的侧隙，那么最有效调节回转机构中的侧隙方法是利用中心距的基本偏差变化来获得相应的最小极限侧隙。五、齿轮副侧隙的调整方法

5.1柔性消隙法

柔性消隙法的常用方法包括：双片薄齿轮错齿调整法以及斜齿轮轴向压簧错齿调整法。其中双片薄齿轮错齿调整法是通过把一对啮合齿轮的其中之一做成宽齿轮，而啮合齿轮的另外一个则由两片薄齿轮组成，并在宽齿轮齿槽的左右两边分别紧贴两片薄齿轮的左齿侧、右齿侧，从而达到减小齿侧间隙的目的。如果要达成反向时无死区出现的效果，可采用以下两种方式：周向弹簧式或者可调拉簧式，其中周向弹簧式会因弹簧尺寸以及周向圆弧槽受到一定影响，因此不适用于驱动装置，但是非常适用于读数装置。而斜齿轮轴向压簧错齿调整法具有一个很大的优势，能够自动补偿齿侧隙，但也具备一些较为明显的劣势，比如结构不够紧凑。

5.2差补消隙

通过测量得到机构的返程间隙，在控制程序中对反转进行差补来减少返程定位误差。这种方法简单，但因为每次返程的返程间隙并不完全相同，所以这种消隙精度不高。

5.3双伺服电机消隙

原理是用相同的两台电机分别带动两套完全相同的减速机构，再由两减速机构的输出小齿轮带动主轴大齿轮传动。通过电气控制，使主轴大齿轮在启动和换向的过程中始终受到偏置力矩的作用-两个输出小齿轮分别紧贴大齿轮的两个相反的啮合面，使主轴大齿轮不能在齿轮间隙中来回摆动，从而达到消除间隙，提高系统精度的目的。这种结构精度高，但实施起来比较复杂、成本高。

5.4调整方式评价

通过论述研究齿轮传动中的齿轮副隙调整方法，有针对性的根据生产环境选取相应的方法，这样的好处在于可以不加大齿轮精度的同时，提高齿轮的传动精度，从而可以极大程度地降低生产成本，提高产业效益。在齿轮转动过程中对齿轮副侧隙调整的方法，在生产使用中应大力推广，并通过筛选其合适的调整方法来提高生产效益。

6. 结束语

齿轮正常转动离不开齿轮副侧隙的调整技术，在实际生产中，面对的情况要复杂的多，就齿轮来说，常常要考虑参数和结构设计，这也是为了安装时方便选取相应精度的齿轮。在安装使用时，要仔细检测齿轮的转动精度，用合适的消隙方法，使其精度达到生产要求，从而尽可能地提高生产效益。

参考文献

[1]杨学华.机械设计中齿轮传动侧隙的解决方法[J].昆明理工大学学报（自然科学版）,2015,32(05):9-13.

[2]马博.浅析机械设计中齿轮传动侧隙的解决方法[J].农家科技旬刊,2017，22(02)123-125.

[3]黄宝山.浅析机械设计中齿轮传动侧隙的解决方法[J].科学技术创新,2016,12(20):55-55.