采用直径可伸展的齿轮技术方案精确调节齿间隙

　　【编者按】只要齿间隙不影响到精度，好的齿轮可以非常精确地传递运动并准确达到所需的旋转角度。但是，要想实现很小的齿间隙，甚至没有齿间隙，却是很难的。现在采用直径可伸展的齿轮技术方案，即可以实现对齿间隙的精确调节。
　　
　　带有间隙的齿轮减速箱的一个缺点便是在转动传输和转动角度上不够精确。传动齿轮箱应该没有间隙或只有极小的间隙。作为产品品质标识，减速箱制造厂家往往都通过齿间隙来设定旋转角度。对于振动型和转向变换及扭矩变换型减速箱来说，即使是很小的齿间隙，在减速箱的快速运行中也会造成极大的噪声和撞击。保持很小的齿间隙，往往也是非常艰难和昂贵的。影响齿间隙的因素有很多：两个齿轮之间的精确轴距和整体齿形，轴承的偏差和齿轮同圆度偏差，套筒和轴，轴交叉和轴平行度，在制造过程中的轮廓渐伸线偏差和齿轮刀具在运行轨道上的运动状况等。分度误差和切入角度同样也会对齿间隙产生影响。实现很小的齿间隙的难度表明了可变形齿轮部件需要一笔额外的调节费用。
　

图1在一个带有配对齿轮的可伸展齿轮1上的齿间隙调节试验构造

　　
　　胡克法则是这一理念的基础
　　
　　每个制造厂商在学习材料基础知识时都会接触到胡克法则：金属材料在受到载荷时，大多都具备很显著的弹性特征。这种特征可以通过弹性模数来表示。若大约一个环在弹性范围内受力变形（伸展），则变形可以通过“张力=延伸×弹性模数”的公式在胡克直线的线性范围内被几乎延展至极限。此外，有些材料还可以在不折断的情况下达到弹性变形。含有硅成分的合金钢材的弹性可以得到很大的提高。该元素可以赋予弹簧钢以弹性特性。此外，胡克线性弹性范围还可以通过冷作硬化，尤其是材料的优化调质而获得延长。
　　
　　可调节齿间隙适用于所有方案
　　
　　实例表明，在常见的的齿间隙等级范围内是可以实现弹性伸展的。也就是说，齿间隙是可以被影响的。
　　
　　此外，如果材料无需弹回到初始状态的话，某些材料的进一步无破损弹性伸展和齿间隙的进一步调节是可能的。
　　
　　通过选择齿轮形状可以显著提高齿轮的弹性变形量。作为软弯梁的正切隔片和径向拉力载荷隔片也可以改善较大的伸展量。所述的型号可以被引用到各种齿接场合上：无论是正齿轮，还是斜齿轮、蜗轮、锥齿轮或齿条。在后者中，圆锥体由直花键取代。

　　
　　最大效果取决于齿轮材质
　　
　　齿轮1（专用于直线齿接）：在这里，两侧的两个锥盘作用于两个内椎体。齿轮通过产生轴向力并作用于锥盘轴向移动的螺栓而达到径向伸展，螺栓上的锁紧螺母防止螺栓因振动而发生松动。该系统必须通过扭力扳手进行均衡的调节，齿轮的径向伸展可以通过采用轴向蜂窝状键槽的塑型而得到优化。另外，径向键槽分布在各个齿间，这些键槽可以中断圆周，使得更大的直径伸展成为可能。径向键槽割断轮环，从而可以生成单个可位移的轮齿。由此，钢质齿轮的直径最大可以伸展2%。齿上的导向附件如同滑阀，它在键槽上导入锥盘，使轮齿处于正确位置上（图3）。因此，齿轮可以适应较宽的调节范围。
　　
　　齿轮2（针对直线齿接和斜线齿接）：也是通过锥盘伸展，齿环为封闭式，弹性伸展唯有通过锥盘的张紧而得以实现。通过采取蜂窝轮廓，力矩从轮殼被传递到齿环上，蜂窝轮廓对力矩的作用很大。两个或多个长孔齿环被设置成蜂窝状。蜂窝造型如同软弯梁一般，它可促成径向伸展。很多隔片使得力矩传递变得特别稳定，此类齿轮可以实现全效的力矩传递。在钢材上，直径调节范围可以达到大约0.5%；在塑料上，

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