专利名称：电控消隙的变齿厚齿轮副的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变齿厚齿轮啮合副，特别涉及一种用于机械外力进行消隙的变齿厚齿轮啮合副。
背景技术：
齿轮传动用于两轴之间运动和力的传递，与其他机械传动方式相比较，齿轮传动运动平稳、结构紧凑、噪声较小、传动效率也比较高，在各种机器和仪器中都有着广泛的应用。随着科学技术及生产技术的发展，以及人们对各种产品的高品质要求，特别是精 密传动的发展中，对传动精度和齿侧间隙的调节和控制提出越来越高的要求。齿轮传动影响精度的主要是侧隙；现有技术在精密齿轮传动中，为了实现无侧隙传动和调整啮合侧隙，常用的调隙方式有偏心轴套调整中心距法、弹簧力偏置法、弹簧加载的剪式齿轮、双电机驱动的双传动链消隙法、辅助力矩电机加载法等，上述调隙的方式或者存在结构和装配比较复杂，仅实用于小功率的系统，往往只能消除一定的常值回差的缺点；或者存在占用空间大和浪费驱动能源的缺点；比如双电机驱动的双传动链消隙法和辅助力矩电机加载法两种方式引入了电机进行调隙，调隙效果相对比较理想，但是成本较高，对控制系统的要求也比较高，双电机驱动的双传动消隙法占用空间比较大，且对控制的同步性要求很高，且增加了驱动能源。较为简单的方法为采用变齿厚圆柱齿轮加上弹簧调隙等的方法，通过弹簧的预紧力使齿轮有一定轴向移动，消除齿侧间隙，这就对齿轮的加工精度有较高的要求，对弹簧预紧力大小的调节较为困难。因此，需要一种变齿厚齿轮啮合副的调隙方式，能够实时消除或减小齿侧隙及回差，成本较低，结构简单、占用空间小，可随时根据需要进行调节消除侧隙的机械力，减小换向中的传动误差，使操作和控制更为简单和快速。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的提供一种电控消隙的变齿厚齿轮副，能够实时消除或减小齿侧隙及回差，成本较低，结构简单、占用空间小，可随时根据需要进行调节消除侧隙的机械力，减小换向中的传动误差，使操作和控制更为简单和快速。本发明的电控消隙的变齿厚齿轮副，包括变齿厚齿轮I、与变齿厚齿轮I啮合的变齿厚齿轮II和电控消隙系统，所述电控消隙系统至少包括对变齿厚齿轮I或/和变齿厚齿轮II施加调隙轴向机械力的电控动力设备，所述调隙轴向机械力的方向为在变齿厚齿轮I和变齿厚齿轮II之间消除侧隙的方向。进一步，所述电控消隙系统还包括力传感器，用于采集调隙轴向机械力的数据；控制器，用于接收力传感器的调隙轴向机械力数值并根据该数据信息向电控动力设备发出命令信号；进一步，变齿厚齿轮I或/和变齿厚齿轮II设有与调隙轴向机械力方向相反的预紧力；进一步，所述电控动力设备设有用于施加调隙轴向机械力的轴向往复动力输出端，所述力传感器设置于该往复动力动力输出端；进一步，所述电控动力设备的轴向往复动力输出端通过平面滚动轴承对变齿厚齿轮I或/和变齿厚齿轮II施加调隙轴向机械力；进一步，变齿厚齿轮I或/和变齿厚齿轮II通过压缩弹簧施加与调隙轴向机械力方向相反的预紧力；
进一步，所述调隙轴向机械力和预紧力仅施加于变齿厚齿轮I，所述变齿厚齿轮II为内齿轮,所述变齿厚齿轮I为外齿轮且与变齿厚齿轮II少齿差啮合；进一步，所述调隙轴向机械力和预紧力仅施加于变齿厚齿轮I，所述变齿厚齿轮I和变齿厚齿轮II形成柱状齿轮啮合副或锥齿轮啮合副；进一步，所述电控动力设备包括伺服电机和用于接收伺服电机的旋转动力并转化为调隙轴向机械力的动力输出组件；电控消隙系统还包括控制器，控制器，用于接收伺服电机的数据并计算出调隙轴向机械力数值，根据调隙轴向机械力数值向电控动力设备发出命令信号。本发明的有益效果本发明的电控消隙的变齿厚齿轮副，采用对变齿厚齿轮啮合副电控施加调隙轴向机械力的结构，根据变齿厚齿轮齿厚沿轴向变化的特点，通过轴向移动即可调节齿侧间隙，电控调节装置给变齿厚齿轮一定的轴向推力，推动变齿厚齿轮轴向运动，且利用电控实现对轴向位移的实时控制，从而根据调隙要求实时调节齿隙的大小，响应迅速，提高传动精度，与现有的双电机双向传动链消隙的方法相比，体积比较小，结构相对简单，控制的同步性要求也比较低，成本相对较低，装配要求也比较易于实现，能够实时消除或减小齿侧隙及回差，减小换向中的传动误差，使操作和控制更为简单和快速；在对整体结构要求比较高的场合，有着更高的适用性。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。图I为本发明第一种实施例结构原理图；图2为本发明第二种实施例结构原理图。
具体实施例方式图I为本发明第一种实施例结构原理图，如图所示本实施例的电控消隙的变齿厚齿轮副，包括变齿厚齿轮I I、与变齿厚齿轮I I啮合的变齿厚齿轮II 2和电控消隙系统，所述电控消隙系统至少包括对变齿厚齿轮I I或/和变齿厚齿轮II 2施加调隙轴向机械力的电控动力设备4，所述调隙轴向机械力的方向为在变齿厚齿轮I I和变齿厚齿轮II 2之间消除侧隙的方向，即调隙轴向机械力的方向为变齿厚齿轮的轮齿由厚到薄的方向；变齿厚齿轮指的是齿轮轮齿的齿厚沿轴向逐渐变化，而通过这种变化并结合齿轮的轴向位置的改变消除侧隙，属于现有技术，在此不再赘述；变齿厚齿轮I I和变齿厚齿轮II 2可以分别由各自的电控动力设备施加调隙轴向机械力，也可以是其中之一设置电控动力设备4施加调隙轴向机械力，均能实现发明目的；前提是，参与调隙的变齿厚齿轮I或/和变齿厚齿轮II具有一定的轴向移动余量，属于现有技术，在此不再赘述。本实施例中，所述电控消隙系统还包括力传感器6，用于采集调隙轴向机械力的数据；采用力传感器直接采集调隙轴向机械力的数值，具有直接、精确的特点，避免其他干扰力的干扰；控制器7，用于接收力 传感器6的调隙轴向机械力数值并根据该数据信息向电控动力设备发出命令信号；本实施例中，根据调隙轴向机械力的大小可自动调整电控动力设备的输出，不但具有自动调整的效果，还可避免过大的机械力导致齿轮副的过度磨损和侧隙得不到及时调整，在保证齿轮具有良好的啮合的前提下消除侧隙，进而保证传动精度。本实施例中，变齿厚齿轮I I或/和变齿厚齿轮II 2设有与调隙轴向机械力方向相反的预紧力；在调隙过程中，当侧隙太小，力矩增大影响正常传动时，通过控制电控动力设备的驱动行程，预紧力将被调整齿轮沿着齿厚由大到小的相反方向推动，从而适当调节齿侧间隙。本实施例中，所述电控动力设备4设有用于施加调隙轴向机械力的轴向往复动力输出端，所述力传感器设置于该往复动力动力输出端；电控动力设备可采用电控液压设备输出往复动力、可采用电机通过齿轮齿条、丝杠结构或者凸轮驱动输出往复动力，均能够实现发明目的。本实施例中，所述电控动力设备4的轴向往复动力输出端通过平面滚动轴承5对变齿厚齿轮I I或/和变齿厚齿轮II 2施加调隙轴向机械力；由于往复动力输出与被调整齿轮之间具有相对运动，因而平面滚动轴承具有减小相对摩擦，不但延长设备的使用寿命，还能有效降低能耗，提闻传动精度。本实施例中，变齿厚齿轮I I或/和变齿厚齿轮II 2通过压缩弹簧3施加与调隙轴向机械力方向相反的预紧力；结构简单紧凑，成本低，便于安装。本实施例中，所述调隙轴向机械力和预紧力仅施加于变齿厚齿轮I 1，所述变齿厚齿轮I I和变齿厚齿轮II 2形成柱状齿轮啮合副或锥齿轮啮合副,本实施例中，为柱状齿轮啮合副。图2为本发明第二种实施例结构原理图，如图所示，本实施例与上述实施例的区别仅在于所述调隙轴向机械力和预紧力仅施加于变齿厚齿轮I 1’，所述变齿厚齿轮II 2’为内齿轮，所述变齿厚齿轮I I’为外齿轮且与变齿厚齿轮II 2’少齿差啮合,形成行星齿轮啮合副，所述预紧力由压缩弹簧3’施加。本发明中，还可以采用下列结构实现发明目的；所述电控动力设备包括伺服电机和用于接收伺服电机的旋转动力并转化为调隙轴向机械力的动力输出组件；电控消隙系统还包括控制器，控制器，用于接收伺服电机的数据(电流等)并计算出调隙轴向机械力数值，根据调隙轴向机械力数值向电控动力设备发出命令信号；当然，调隙轴向机械力是经过伺服电机所测得的阻力计算得到。利用伺服电机自带的阻力(电流)采集单元，即可获知调隙轴向机械力数值，从而进行适当调节，依然能够实现上述目的；并且，不需力传感器，使得整个系统结构简单紧凑。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。·
权利要求
1.一种电控消隙的变齿厚齿轮副，其特征在于包括变齿厚齿轮I、与变齿厚齿轮I啮合的变齿厚齿轮II和电控消隙系统，所述电控消隙系统至少包括对变齿厚齿轮I或/和变齿厚齿轮II施加调隙轴向机械力的电控动力设备，所述调隙轴向机械力的方向为在变齿厚齿轮I和变齿厚齿轮II之间消除侧隙的方向。
2.根据权利要求I所述的电控消隙的变齿厚齿轮副，其特征在于所述电控消隙系统还包括 力传感器，用于采集调隙轴向机械力的数据； 控制器，用于接收力传感器的调隙轴向机械力数值并根据该数据信息向电控动力设备发出命令信号。
3.根据权利要求I或2所述的电控消隙的变齿厚齿轮副，其特征在于变齿厚齿轮I或/和变齿厚齿轮II设有与调隙轴向机械力方向相反的预紧力。
4.根据权利要求3所述的电控消隙的变齿厚齿轮副，其特征在于所述电控动力设备设有用于施加调隙轴向机械力的轴向往复动力输出端，所述力传感器设置于该往复动力动力输出端。
5.根据权利要求4所述的电控消隙的变齿厚齿轮副，其特征在于所述电控动力设备的轴向往复动力输出端通过平面滚动轴承对变齿厚齿轮I或/和变齿厚齿轮II施加调隙轴向机械力。
6.根据权利要求5所述的电控消隙的变齿厚齿轮副，其特征在于变齿厚齿轮I或/和变齿厚齿轮II通过压缩弹簧施加与调隙轴向机械力方向相反的预紧力。
7.根据权利要求6所述的电控消隙的变齿厚齿轮副，其特征在于所述调隙轴向机械力和预紧力仅施加于变齿厚齿轮I，所述变齿厚齿轮II为内齿轮，所述变齿厚齿轮I为外齿轮且与变齿厚齿轮II少齿差啮合。
8.根据权利要求6所述的电控消隙的变齿厚齿轮副，其特征在于所述调隙轴向机械力和预紧力仅施加于变齿厚齿轮I，所述变齿厚齿轮I和变齿厚齿轮II形成柱状齿轮啮合副或锥齿轮啮合副。
9.根据权利要求I所述的电控消隙的变齿厚齿轮副，其特征在于所述电控动力设备包括伺服电机和用于接收伺服电机的旋转动力并转化为调隙轴向机械力的动力输出组件；电控消隙系统还包括 控制器，用于接收伺服电机的数据并计算出调隙轴向机械力数值，根据调隙轴向机械力数值向电控动力设备发出命令信号。
全文摘要
本发明公开了一种电控消隙的变齿厚齿轮副，包括变齿厚齿轮Ⅰ、与变齿厚齿轮Ⅰ啮合的变齿厚齿轮Ⅱ和电控消隙系统，电控消隙系统至少包括对变齿厚齿轮Ⅰ或/和变齿厚齿轮Ⅱ施加调隙轴向机械力的电控动力设备，调隙轴向机械力的方向为在变齿厚齿轮Ⅰ和变齿厚齿轮Ⅱ之间消除侧隙的方向，本发明利用电控实现对轴向位移的实时控制进行调隙，可根据调隙要求实时调节齿隙的大小，响应迅速，提高传动精度，体积比较小，结构相对简单，控制的同步性要求也比较低，成本相对较低，装配要求也比较易于实现，能够实时消除或减小齿侧隙及回差，减小换向中的传动误差，使操作和控制更为简单和快速；在对整体结构要求比较高的场合，有着更高的适用性。
文档编号F16H1/04GK102878279SQ20121038445
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月11日 优先权日2012年10月11日
发明者王光建 申请人:重庆大学