专利名称：无间隙双齿轮输出传动方法及传动装置的制作方法
技术领域：
本发明属于齿轮传动，具体涉及一种高精度无间隙齿轮传动的实现方法及其传动装置。
背景技术：
在齿轮传动系统中，由于制造和装配误差不可避免会带来反向间隙。单纯采用制造高精度齿轮的方法来消除间隙，使成本过高。在本领域，通常是通过采用特殊设计、制造和装配方法，在不提高齿轮制造精度的情况下尽可能消除间隙。到目前为止已有十多种消除间隙的方法，几种典型的消除间隙结构如下1、可调中心法通过调节中心距来减少和控制间隙，该方法的优点是允许较宽的齿轮中心位置公差和尺寸公差；缺点是由于调节范围较小，对装配要求较高，不利于现场维护。此外，该方法只能消除常值间隙，而不能消除可变间隙。
2、弹簧加载的剪式齿轮传动为一种常用的间隙消除装置，其优点是对常值间隙来源的公差要求不严，如不考虑齿与轴承的磨损，可连续消除全部间隙；缺点是1)由于弹簧载力必须大于最大传动负载，因此只限于转距比较低的齿轮传动；2)如果齿轮加载弹簧安装不当，则齿轮易出故障。
3、防间隙的辅助齿轮传动装置该方法是用一个辅助齿轮传动链使各齿轮扭紧而消除间隙，即在啮合时，输出轴上联着弹簧的齿轮被加载，形成起作用的需用转距，达到消除间隙的目的。
4、具有啮合带齿的无间隙齿轮传动机构带齿元件中的至少一个元件有几个齿具有波状S形的横向截面，并且轮齿的安排使得带齿元件啮合时，具有波状横向截面的一个齿与另一个元件的两个相对而又相邻的齿中的每一个齿都至少有一个点接触，以防止产生间隙。这种方式需要加工具有波状S形横向截面的齿，加工工艺复杂，成本较高。
上述方法大都依靠弹簧作用实现消除间隙，在有冲击载荷作用的场合不可靠，也不适合有冲击的特殊场合使用；输入轴与输出轴不同轴，在有些场合下无法使用；且存在结构加工工艺或装配较复杂等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种结构紧凑合理，运转稳定可靠，加工工艺及装配工艺简单，维护方便，成本低，传递扭矩大，抗冲击载荷，实现输入轴与输出轴同轴线的无间隙双齿轮输出传动方法及传动装置。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案。
本发明的一种无间隙双齿轮输出传动方法，其特征在于它是由输入轴上所设两个旋向相反的斜齿轮，通过二条传动路线分别传递动力至与输入轴同轴线的输出轴上所设两个输出齿轮，两个输出齿轮在正向驱动和负向驱动时分别传递扭距，保证在驱动换向时无间隙。
实现上述方法的一种无间隙双齿轮输出传动装置，其特征在于它包括齿轮箱体、输入轴、输出轴、齿轮I轴和齿轮II轴，输出轴与输入轴同轴线，齿轮I轴和齿轮II轴分设于输入轴的两侧；所述输入轴上设有旋向相反的第一斜齿轮和第二斜齿轮，齿轮I轴上装设有第一从动斜齿轮和第一传动齿轮，第一从动斜齿轮与第一斜齿轮啮合，齿轮II轴装设有第二从动斜齿轮和第二传动齿轮，第二从动斜齿轮与第二斜齿轮啮合，所述的输出轴上装设有与第一传动齿轮啮合的第三传动齿轮和第一输出齿轮，在输出轴上还通过轴承套设有齿轮座，所述齿轮座上设有第四传动齿轮和第二输出齿轮，所述第四传动齿轮与第二传动齿轮啮合。
作为本发明的进一步改进，所述输入轴的输入端设有锁紧螺母，所述第一从动斜齿轮通过第一胀紧套紧固于齿轮I轴上，所述第二从动斜齿轮通过第二胀紧套紧固于齿轮II轴上，第三传动齿轮通过胀紧套紧固于输出轴上。
作为本发明的更进一步改进，所述输入轴为与第一、二斜齿轮设为一体的齿轮轴。
所述输出轴为与第一输出齿轮设为一体的齿轮轴。
所述齿轮座与齿轮座上设有的第四传动齿轮和第二输出齿轮设为一体，构成一双联齿轮。
所述齿轮I轴为与第一传动齿轮设为一体的齿轮轴。
所述齿轮II轴为与第二传动齿轮设为一体的齿轮轴。
本发明的无间隙双齿轮输出传动方法采用两条传动路线，使位于相同轴线上的两个输出齿轮，其中一个的左(右)齿面、另一个的右(左)齿面分别与被驱动的齿条或齿圈的相应齿面啮合，两条传动路线在正向驱动和负向驱动时分别传递扭距，保证了在驱动换向时没有间隙。其传动装置，结构紧凑合理，运转稳定可靠，加工工艺及装配工艺简单，维护方便，成本低，能够传递很大的扭矩，对冲击载荷的抵抗也比依靠弹簧作用消除侧隙的结构可靠，且实现了输入轴与输出轴同轴线，真正实现了高精度的无间隙传动，特别适用于应用在精密机床或者高速重载的机械设备上。
图1为本发明传动装置的结构示意图；图2为图1中I处的局部放大图；图3为图1中II处的局部放大图；图4为本发明被驱动的齿条或齿圈的齿形示意图。
图中各标号表示1、齿轮箱体2、联轴器3、电机4、输入轴5、锁紧螺母6、第一从动斜齿轮7、第一胀紧套 8、齿轮I轴9、第一传动齿轮10、胀紧套11、输出轴 12、第一输出齿轮13、第二输出齿轮 14、第四传动齿轮15、第三传动齿轮 16、第二传动齿轮17、齿轮II轴 18、第二斜齿轮19、第二胀紧套 20、第二从动斜齿轮21、第一斜齿轮 22、双联齿轮23、被驱动的齿条或齿圈具体实施方式
本发明的无间隙双齿轮输出传动方法，它是由输入轴上所设两个旋向相反的斜齿轮，通过二条传动路线分别传递动力至与输入轴同轴线的输出轴上所设两个输出齿轮上，使两个输出齿轮，其中一个输出齿轮的左(右)齿面、另一个输出齿轮右(左)齿面分别与被驱动的齿条或齿圈的相应齿面啮合，两个输出齿轮在正向驱动和负向驱动时分别传递扭距，保证在驱动换向时无间隙。
如图1、2、3所示，本发明的无间隙双齿轮输出传动装置，包括齿轮箱体1、装设于齿轮箱体1上的输入轴4、输出轴11、齿轮I轴8和齿轮II轴17，输入轴4通过联轴器2与电机3的输出轴相连，其输入端设有锁紧螺母5，可轴向拉紧输入轴4。输出轴11与输入轴4同轴线，齿轮I轴8和齿轮II轴17分设于输入轴4的两侧。输入轴4上设有旋向相反的第一斜齿轮21和第二斜齿轮18，如图所示，本实施例中输入轴4为一根设有第一、二斜齿轮21、18的齿轮轴；齿轮I轴8上装设有第一从动斜齿轮6和第一传动齿轮9，它是一根与第一传动齿轮9设为一体的齿轮轴，第一从动斜齿轮6通过第一胀紧套7紧固于齿轮I轴8上并与第一斜齿轮21啮合，齿轮II轴17装设有第二从动斜齿轮20和第二传动齿轮16，它是一根与第二传动齿轮16设为一体的齿轮轴，第二从动斜齿轮20通过第二胀紧套19紧固于齿轮II轴17上，并与第二斜齿轮18啮合。在输出轴11上装设有第三传动齿轮15和第一输出齿轮12，输出轴11也是一根齿轮轴，与第一输出齿轮12连为一体，第三传动齿轮15则通过胀紧套10紧固于输出轴11上，并与第一传动齿轮9啮合；在输出轴11上还通过轴承套设有齿轮座，齿轮座上设有第四传动齿轮14和第二输出齿轮13，本实施例中齿轮座及第四传动齿轮14和第二输出齿轮13连为一体，构成一双联齿轮22，该双联齿轮22位于第三传动齿轮15和第一输出齿轮12之间，第二输出齿轮13紧靠第一输出齿轮12，且两者齿形结构参数完全一致，第四传动齿轮14与第二传动齿轮16啮合。由于双联齿轮22通过轴承套于输出轴11上，因而第一、二输出齿轮12、13可以相对转动。
本发明在输入轴4上设置两个旋向相反的第一、二斜齿轮21、18，使第一、二输出齿轮12、13分别与被驱动的齿条或齿圈23的两相邻齿面A和齿面B(如图4所示)相啮合，在传动系统正、反向转动时，分两条传动路线，一条传动路线由第一斜齿轮21通过第一从动斜齿轮6、第一传动齿轮9、第三传动齿轮15带动第一输出齿轮12至被驱动齿条或齿圈23运转，另一条传动路线是由第二斜齿轮18通过第二从动斜齿轮20、第二传动齿轮16、第四传动齿轮14带动第二输出齿轮13至被驱动齿条或齿圈23反向运转，达到消除间隙的目的。
本发明的安装调试过程是要使第一、二输出齿轮12、13分别与被驱动的齿条或齿圈23的二相邻齿面A和齿面B(如图4所示)紧密啮合，通过输入轴4的轴向调节可以实现上述要求。但是当传动链中的间隙很大时，要求第一、二斜齿轮21、18的宽度尺寸很大。由于受空间结构的限制，显然不可取。本发明通过设置第一胀紧套7、锁紧螺母5进行粗调和精调来实现。首先采用第一胀紧套7，进行粗调。先拧松第一胀紧套7，使第一从动斜齿轮6与齿轮I轴8能作相对旋转，使第一、二输出齿轮12、13分别做相反方向的旋转，该两齿轮的齿面分别与被驱动的齿条或齿圈23的二相邻齿面A和齿面B接触，然后锁紧第一胀紧套7，完成粗调。具体作法是，用扳手夹住齿轮I轴8，然后点动伺服电机3，伺服电机3通过第二斜齿轮18、第二从动斜齿轮20、第二传动齿轮16、第四传动齿轮14，第二输出齿轮13驱动外部齿条或齿圈，由于第一胀紧套7已松开，并且齿轮I轴8被扳手夹住，外部被驱动齿轮或齿条将通过第一输出齿轮12、第三传动齿轮15逆向驱动齿轮I轴8，当伺服电机3电流明显增大时，伺服电机3停止，锁紧第一胀紧套7。此时，第一、二输出齿轮12、13的左右齿面分别与外部被驱动齿轮或齿圈的对应齿面啮合，粗调完成。
然后调节锁紧螺母5进行精调精调是通过拧紧锁紧螺母5，从而把反向间隙转换为输入轴4的轴向位移来实现的。由于输入轴4上的两个斜齿轮即第一、二斜齿轮21、18的旋向相反，当拧紧锁紧螺母5时，输入轴4的轴向位移，将转化为第一斜齿轮21和第二斜齿轮18的反向转动，带动第一输出齿轮12和第二输出齿轮13也将反向转动，这样第一输出齿轮12和第二输出齿轮13的左右齿面将与被驱动外部齿圈或齿条的相应齿面啮合更紧密，反向间隙得到进一步消除。如图1所示，使用扳手拧紧锁紧螺母5，则输入轴4将向齿轮箱外窜动，此时第一斜齿轮21将驱动第一从动斜齿轮6向正(反)向转动，并传至齿轮I轴8，通过第一传动齿轮9再传至第三传动齿轮15，最后传至第一输出齿轮12，与被驱动的齿条或齿圈23啮合；同时第二斜齿轮18将驱动第二从动斜齿轮20向反(正)向转动，并传至齿轮II轴17，再通过第二传动齿轮16传至第四传动齿轮14，最后通过第二输出齿轮13与被驱动的齿条或齿圈23啮合。这样两同轴线的第一、二输出齿轮12、13的齿面分别与齿面A和齿面B啮合更紧，达到消除间隙的目的。由于输入轴4上的两个第一、二斜齿轮21、18的螺旋角一般很小，轴向调节引起的两同轴线第一、二输出齿轮12、13相对转角很小，故仅起精调作用。反向间隙消除以后，输入轴4在轴向的两个方向都被拉紧，在传动时不会产生轴向窜动。
本发明的无间隙双齿轮输出传动方法采用两条传动路线，通过巧妙的结构设计和调整方法使两个输出齿轮的左右齿面分别与被驱动齿条或齿圈的相应齿面啮合，两条传动路线在正向驱动和负向驱动时分别传递扭距，保证了在驱动换向时没有间隙。这种结构的齿轮传动箱有效的消除了反向间隙，能够传递很大的扭矩，对冲击载荷的抵抗也比依靠弹簧作用消除侧隙的结构可靠，特别适用于精密机床或者高速重载的机械设备上。
权利要求
1.一种无间隙双齿轮输出传动方法，其特征在于它是由输入轴上所设两个旋向相反的斜齿轮，通过二条传动路线分别传递动力至与输入轴同轴线的输出轴上所设两个输出齿轮，两个输出齿轮在正向驱动和负向驱动时分别传递扭距，保证在驱动换向时无间隙。
2.一种如权利要求1所述方法的无间隙双齿轮输出传动装置，其特征在于它包括齿轮箱体(1)、输入轴(4)、输出轴(11)、齿轮I轴(8)和齿轮II轴(17)，输出轴(11)与输入轴(4)同轴线，齿轮I轴(8)和齿轮II轴(17)分设于输入轴(4)的两侧；所述输入轴(4)上设有旋向相反的第一斜齿轮(21)和第二斜齿轮(18)，齿轮I轴(8)上装设有第一从动斜齿轮(6)和第一传动齿轮(9)，第一从动斜齿轮(6)与第一斜齿轮(21)啮合，齿轮II轴(17)上装设有第二从动斜齿轮(20)和第二传动齿轮(16)，第二从动斜齿轮(20)与第二斜齿轮(18)啮合，所述的输出轴(11)上装设有与第一传动齿轮(9)啮合的第三传动齿轮(15)和第一输出齿轮(12)，在输出轴(11)上还通过轴承套设有齿轮座，所述齿轮座上设有第四传动齿轮(14)和第二输出齿轮(13)，所述第四传动齿轮(14)与第二传动齿轮(16)啮合。
3.根据权利要求2所述的无间隙双齿轮输出传动装置，其特征在于所述输入轴(4)的输入端设有锁紧螺母(5)，所述第一从动斜齿轮(6)通过第一胀紧套(7)紧固于齿轮I轴(8)上，所述第二从动斜齿轮(20)通过第二胀紧套(19)紧固于齿轮II轴(17)上，第三传动齿轮(15)通过胀紧套(10)紧固于输出轴(11)上。
4.根据权利要求2或3所述的无间隙双齿轮输出传动装置，其特征在于所述输入轴(4)为与第一、二斜齿轮(21、18)设为一体的齿轮轴。
5.根据权利要求4所述的无间隙双齿轮输出传动装置，其特征在于所述输出轴(11)为与第一输出齿轮(12)设为一体的齿轮轴。
6.根据权利要求5所述的无间隙双齿轮输出传动装置，其特征在于所述齿轮座与齿轮座上设有的第四传动齿轮(14)和第二输出齿轮(13)设为一体，构成一双联齿轮(22)。
7.根据权利要求6所述的无间隙双齿轮输出传动装置，其特征在于所述齿轮I轴(8)为与第一传动齿轮(9)设为一体的齿轮轴。
8.根据权利要求7所述的无间隙双齿轮输出传动装置，其特征在于所述齿轮II轴(17)为与第二传动齿轮(16)设为一体的齿轮轴。
全文摘要
一种无间隙双齿轮输出传动方法及装置，其方法是由输入轴上所设两旋向相反的斜齿轮，由二条传动路线分别传递动力至与输入轴同轴线的输出轴上所设两输出齿轮，两输出齿轮在正、负向驱动时分别传递扭距，保证在驱动换向时无间隙。其装置包括齿轮箱体、同轴线的输入和输出轴、分设于输入轴两侧的齿轮I、II轴，输入轴上有旋向相反的第一、二斜齿轮，齿轮I轴上有与第一斜齿轮啮合的第一从动斜齿轮和第一传动齿轮，齿轮II轴有与第二斜齿轮啮合的第二从动斜齿轮和第二传动齿轮，输出轴上有与第一传动齿轮啮合的第三传动齿轮和第一输出齿轮，在输出轴上通过轴承套设有与第二传动齿轮啮合的第四传动齿轮和第二输出齿轮。本发明实现了高精度的无间隙传动。
文档编号F16H1/02GK1769740SQ20051003237
公开日2006年5月10日 申请日期2005年11月15日 优先权日2005年11月15日
发明者吴学忠, 李圣怡, 董培涛, 程忠宇 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学