一种消隙齿轮及其安装工装的制作方法

本发明属于精密机械传动技术，具体涉及一种光机系统中用于精密定位的消隙齿轮结构及装配用工装。

背景技术：

在基于齿轮传动的精密伺服运动控制系统中，齿轮啮合间隙和换向间隙的是系统误差的重要来源；传统的初论齿轮传动销隙结构体积大、重量重，在航空精密仪表中不适用。

本发明中的消隙弹簧双片齿轮是传动链中必不可少的零部件，用于消除齿轮传动过程侧隙、减小传动回差，从而提高伺服系统的跟踪精度和过渡过程品质。

如图1所示，为消隙弹簧双片齿轮的结构分解图，消隙弹簧双片齿轮由第一齿轮101、第二齿轮102，及夹设在第一齿轮101、第二齿轮102之间的消隙弹簧103组成，再作为一个部件整体装配到减速箱中，这是一项要求高、难度大、费时费力的工作。

如图2所示，现在的装配方式分为三步:第一步、将第一齿轮101、第二齿轮102和消隙弹簧103装在轴104上，第一齿轮101与轴104通过过盈公差配合和冲点106固定，作为固定齿轮；第二齿轮102套设在轴104上，可以在轴104上自由转动，作为活动齿轮。第二步、用专用工装105转动第二齿轮102，使消隙弹簧103产生变形，具有足够的预紧力，第一齿轮101和第二齿轮102的齿轮廓重合，不能有错齿。第三步、保持工装105和齿轮的状态，将第一齿轮101和第二齿轮102同时装入传动链。整个装配过程中，最大的困难是保持第一齿轮101和第二齿轮102的齿轮廓重合的状态，从转动第二齿轮102迫使消隙弹簧103产生变形开始，到装配结束，需要保持同一种状态，由于消隙弹簧103的反作用力的影响，很容易出现工装105与第二齿轮102脱离或第二齿轮102相对第一齿轮101转动，导致第一、第二齿轮的齿轮廓不重合的情况，导致装配失败。

现有装配方式最大的不足是：活动齿轮的状态不易控制。整个装配过程中，从转动第二齿轮102迫使消隙弹簧103产生变形开始，到装配结束，必须始终保持第一齿轮101、第二齿轮102的齿轮廓重合的状态，工装105和齿轮的相对位置不能有变动，由于消隙弹簧103反作用力的影响，很容易出现工装105与第二齿轮102脱离或第二齿轮102相对第一齿轮101转动导致齿轮廓不重合的情况，导致装配失败，对经验的不丰富的操作人员而言，可能需要多次装配，费时费力。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题：提供一种便于安装的消隙弹簧双片齿轮及其安装工装，可以精确控制活动齿轮的状态，保证齿轮廓始终重合，便于装配到传动链中。

本发明的技术方案：一种消隙齿轮，所述的齿轮包括并列布置的第一齿轮和第二齿轮，在第一齿轮和第二齿轮之间设置有弹簧片，弹簧片两端分别与第一齿轮和第二齿轮连接固定。

优选地，在第一齿轮和第二齿轮的端面的对应位置上开有通孔，在安装过程中两齿轮上的通孔通过销钉连接。

优选地，所述的工装呈镊子状，包括两个连接条，两个连接条上分别设置有圆柱体和圆柱孔。

本发明的有益效果：本发明消隙弹簧双片齿轮及其安装方法和现有技术的安装技术相比，其优点在于，本发明通过齿轮上销钉孔与销钉配合，精确控制活动齿轮的状态，保证齿轮廓始终重合，便于消隙弹簧双片齿轮装配到传动链中；本发明设计有用于分离销钉的工装，便于消隙弹簧双片齿轮装与销钉的分离，便于装配的进行。

附图说明

图1为消隙弹簧双片齿轮的结构分解图；

图2为消隙弹簧双片齿轮的装配示意图；

图3为本发明中销钉定位齿轮工序的示意图；

图4为本发明分离工装的结构示意图；

图5为本发明中消隙弹簧双片齿轮与销钉分离工序的示意图。

具体实施方式

现结合附图、实施例对本发明作进一步详细说明：

第一齿轮和第二齿轮上分别预制销钉孔，第一齿轮和第二齿轮的销钉孔分别位于以其中心为圆心的相同直径的圆周上；

第一齿轮、第二齿轮和消隙弹簧套设在齿轮轴上，消隙弹簧安装在第一齿轮、第二齿轮之间，组成消隙弹簧双片齿轮；

第一齿轮与第二齿轮以齿轮轴为中心相对转动后销钉孔重合，并在销钉孔中装入销钉；

消隙弹簧双片齿轮装入传动链；

消隙弹簧双片齿轮与销钉分离。

上述第一齿轮套设在齿轮轴上并与齿轮轴通过过盈公差配合和冲点固定，作为固定齿轮。

上述第二齿轮套设在齿轮轴上且可以齿轮轴为中心自由转动，作为活动齿轮。

上述第一齿轮与第二齿轮以齿轮轴为中心相对转动后使销钉孔重合时，第一齿轮与第二齿轮的齿轮廓也相互重合。

上述消隙弹黄的两端固定在第一齿轮与第二齿轮上，当第一齿轮与第二齿轮以齿轮轴为中心相对转动时，消隙弹簧产生形变。

上述第一齿轮和第二齿轮上销钉孔与销钉间为间隙配合，销钉孔的直径大于销钉的直径。

上述消隙弹簧双片齿轮与销钉的分离通过一分离工装进行操作。

上述分离工装里摄子结构，其分叉的两端中，一端设有直径大于销钉直径的圆形孔，另一端设有直径小于销钉孔直径的圆柱体，当分离工装分叉的两端靠近时，所述圆柱体

端部对应朝向圆形孔靠近。

消隙弹簧双片齿轮与销钉的分离方法包含：

分离工装设有圆形孔一端的内侧平面紧贴齿轮侧面，圆形孔与销钉孔的一侧对应设分离工装另一端的圆柱体由销钉孔的另一侧伸入销钉孔中；

圆柱体将销钉由销钉孔内顶出，并穿过圆形孔，完成分离。

一种上述消隙弹簧双片齿轮安装方法所制备的消隙弹簧双片齿轮，其特点是，其包含：齿轮轴和套设在齿轮轴上第一齿轮、第二齿轮和消隙弹簧；

第一齿轮与齿轮轴通过过盈公差配合和冲点固定；第二齿轮在齿轮轴上可自由转动；

消隙弹簧夹设在第一齿轮与第二齿轮之间，并且两端分别固定于第一齿轮和第二齿轮；

第一齿轮、第二齿轮上分别设有销钉孔，该销钉孔分别位于以第一齿轮、第二齿轮中心为圆心的相同直径的圆周上。

本发明公开了一种消隙弹簧双片齿轮的安装方法，该方法包含以下步骤：

步骤1、第一齿轮和第二齿轮上分别预制销钉孔，第一齿轮和第二齿轮的销钉孔分别位于以其中心为圆心的相同直径的圆周上。该悄钉孔的制备要求在于，当第一齿轮和第二齿轮处于某一个齿轮廓重合的状态下，第一齿轮和第二齿轮上的该销钉孔也相应重合。本实施例中，第一齿轮和第二齿轮分别在以其中心为圆心直径为15厘米的圆周上设置直径相等都为3.2的通孔作为销钉孔。

步骤2、如图3所示，第一齿轮301、第二齿轮302和消隙弹簧303套设在齿轮轴304上，消隙弹簧303安装在第一齿轮301、第二齿轮302之间，组成消隙弹簧双片齿轮。第一齿轮301与齿轮轴304通过过盈公差配合和冲点固定，作为固定齿轮。第二齿轮302可以齿轮轴304为中心自由转动，作为活动齿轮。消隙弹簧303的两端固定在第一齿轮301与第二齿轮302相对的内侧壁上。第一齿轮301与第二齿轮302相对的侧壁上对应消隙弹簧303的两端分别设有固定销，消隙弹簧303的两端设有固定孔，并分别套设在第一齿轮301与第二齿轮302的固定销上。

步骤3、如图5所示，第一齿轮301与第二齿轮302以齿轮轴304为中心相对转动，使第一齿轮301与第二齿轮302的销钉孔重合。由于消隙弹簧303的两端固定在第一齿轮301与第二齿轮302上，当第一齿轮301与第二齿轮302以齿轮轴304为中心相对转动时，消隙弹簧303随之产生形变，并产生相反于第一齿轮301与第二齿轮302相对转动方向的作用力。

步骤4、当第一齿轮301与第二齿轮302的销钉孔重合，并且此时第一齿轮301与第二齿轮302的齿轮廓也重合时，在重合的销钉孔中穿入一根销钉305，贯穿第一齿轮301与第二齿轮302的销钉孔，使第一齿轮301与第二齿轮302的相对位置保持固定。此时消隙弹簧303应具有足够的预紧力。

本实施例中，第一齿轮301和第二齿轮302上销钉孔与销钉305间为间隙配合，销钉孔的直径大于销钉305的直径。

步骤5、将第一齿轮301与第二齿轮302相对保持固定的消隙弹簧双片齿轮装入传动链。该传动链可以是位标器的齿轮传动链减速箱中齿轮传动链。

步骤6、通过分离工装对消隙弹簧双片齿轮与销钉进行分离操作。如图4所示，本发明设计了一种用于销钉与消隙弹簧双片齿轮分离的分离工装4，该分离工装4呈摄子结构，包含有两根连接条:第一连接条401和第二连接条402。第一连接条401与第二连接条402的一端连接，另一端分叉。第一连接条401分叉的一端设有直径大于销钉直径的圆形孔403；第二连接条402分叉的一端设有直径小于销钉孔直径的圆柱体404。由于通常情况下传动链结构紧凑，空间狭小，分离工装4的尺寸必须小巧。分离工装4可以通过对第一连接条401和第二连接条402施加朝向内侧的压力，从而使第一连接条401和第二连接条402相互靠近，此时圆柱体404的端部对应朝向圆形孔403靠近。若圆形孔403的直径大于圆柱体404的直径，可以实现当第一连接条401和第二连接条402靠近到一定程度，圆柱体404可伸入圆形孔403中。如图5所示，消隙弹簧双片齿轮与销钉的分离方法具体包含：

步骤6.1、分离工装4设有圆形孔403的第一连接条401的内侧平面紧贴第二齿轮302的外侧面(圆形孔403也可以紧贴第一齿轮301的外侧面)，圆形孔403与销钉孔处于第二齿轮302的一侧对应设置。

步骤6.2、分离工装4的第二连接条402的圆柱体404由销钉孔的另一侧，即销钉孔处于第一齿轮301的一侧，伸入销钉孔中。若圆形孔403贴第一齿轮301的外侧面，圆柱体404则由销钉孔处于第二齿轮302的一端伸入。

步骤6.3、圆柱体404将销钉305由销钉孔内顶出，并穿过圆形孔401，完成销钉305与消隙弹簧双片齿轮的分离。销钉与消隙弹簧双片齿轮的分离后，即完成了消隙弹簧双片齿轮的安装流程。

本发明还公开了一种由上述消隙弹簧双片齿轮安装方法所制备的消隙弹簧双片齿轮，其包含:齿轮轴和套设在齿轮轴上第一齿轮、第二齿轮和消隙弹簧。其中第一齿轮与齿轮轴通过过盈公差配合和冲点固定，第二齿轮在齿轮轴上可自由转动。消隙弹簧夹设在第一齿轮与第二齿轮之间，并且两端分别固定于第一齿轮和第二齿轮。第一齿轮、第二齿轮上分别设有销钉孔，该销钉孔分别位于以第一齿轮、第二齿轮中心为圆心的相同直径的圆周上。当第一齿轮和第二齿轮处于某一个齿轮廓重合的状态下，第一齿轮和第二齿轮上的该销钉孔也相互重合。