齿轮传动消除反向间隙机构的装配与调整(赵庆志修改2010,6,3) - 图文

（一）机械传动反向间隙的位置判断和测试

1. 数控机床的点动功能和手动运行功能

数控机床机械反向间隙的测量用点动功能，例如数控车床有X、Z两个坐标，调整手动运行速度，按一下＋Z键（手指按下后再抬起），大拖板就在＋Z 方向运行一个脉冲当量，其他坐标方向也相同，这就是点动功能，点动功能用于微调机床工作台位置，点动一次只能移动一个脉冲当量；如果手指按下键，工作台在该坐标方向上连续运行，就是手动运行功能，在数控机床上可以用设置运行速度的方法实现点动和手动运行功能的转换。

8 7 1 2 3 4 5 6 图1-2-1 数控车床Z坐标进给伺服系统传动机构示意图

1－步进电机 2－键、被动齿轮 3－联轴器 4－滚珠丝杠 5－大拖板 6－小拖板 7－丝母 8－键、主动齿轮丝母

2. 数控机床进给伺服系统机械反向间隙组成分析与测量

如图1-2-1所示，Z坐标机械间隙是指自步进电机轴起、至主动齿轮的键、主动和被动啮合齿轮、被动齿轮的键、联轴器、丝杠丝母、丝杠连接零件至大拖板的综合间隙，经济型数控机床各个坐标的反向间隙控制要求不大于3～5个脉冲当量。如经济型数控车床Z坐标脉冲当量1丝，反向间隙控制在不大于3～5丝，X坐标脉冲当量0.5丝，反向间隙控制在不大于1.5～2.5丝；快走丝线切割机床两个坐标脉冲当量为1微米，反向间隙控制在不大于3～5微米；现分别论述反向间隙测试。

（1）步进电机轴与主动齿轮键联接反向间隙的测试

图 1－2－2 测试步进电机输出轴与齿轮配合间隙

图1－2－3 测试电机轴齿轮与被动齿轮啮合间隙

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图1－2－4 测试被动齿轮输出轴与键联接的间隙

图1-2-5测试被动齿轮输出轴与联轴器的间隙

如图1-2-2所示，手放在主动齿轮端面上，用点动功能使步进电机顺时针一步一步转动，手就能感觉出齿轮与点动同步顺时针转动；然后再逆时针点动一步，若手感觉出齿轮也逆时针转动了一步，则说明键联接很好没有反向间隙；若逆时针点动N步,手感觉齿轮逆时针转动了S步（S≤N）,则键联接反向间隙为N-S步，换算成角度为N-S个步矩角，需要重新修配键联接，消除反向间隙。直到顺（逆）时针一步一步点动，主动齿轮也顺（逆）时针跟着一步一步转动，就表明键联接消除了反向间隙了。

（2）步进电机输出轴上主动齿轮与被动齿轮之间反向间隙的测试

在主动齿轮键联接没有反向间隙的情况下，如图1-2-3所示，用手指按住被动齿轮向顺时针方向施转矩，用点动功能使步进电机轴顺时针一步一步转动，手能感觉出齿轮与点动同步逆时针转动；然后再逆时针点动一步，若手感觉出被动齿轮顺时针转动了一步，则说明两个齿轮啮合很好没有反向间隙；若逆时针点动N步,手感觉被动齿轮顺时针转动了S步（S≤N）,则两个齿轮间反向间隙为N-S步，需要重新调整齿轮反向间隙，消除齿轮啮合反向间隙。直到顺（逆）时针一步一步点动，被动齿轮也逆（顺）时针跟着一步一步转动，就表明两个齿轮啮合间隙消除了。

如果主动齿轮键联接有反向间隙，则测量的反向间隙是键联接与两齿轮啮合的综合反向间隙，扣除键联接的反向间隙后，就是两齿轮啮合的反向间隙。 （3）被动齿轮键联接、联轴器的反向间隙测量

同理，如图1-2-4所示，用手攥住被动齿轮输出轴，则测量主动齿轮键联接、两个齿轮、被动齿轮键联的综合反向间隙；如图1-2-5所示，用手攥住离合器右端输出轴，则测量测量的反向间隙又增加了联轴器的反向间隙，分析方法同上。

前述各个环节的机械反向间隙中，键联接、联轴器的反向间隙只要配合合理，装配得当，反向间隙很容易完全消除，而齿轮啮合反向间隙需采取特殊措施才能消除，以下论述。

（二）用偏心套消除齿轮啮合传动反向间隙的原理、组装和调整

1．齿轮啮合反向间隙简述

啮合齿轮工作过程中由于磨损、齿轮箱加工误差等原因，会产生反向间隙，消除的办法之一是减小两个啮合齿轮的中心距，偏心套就是根据这原理减小两个啮合齿轮的中心距达到消除啮合反向间隙的。

2．偏心套原理及其组装

如图1-2-6所示，偏心套外圈、中圈、4个圆弧槽、4个与步进电机联接螺栓孔所在的园是同心圆，内圈与中圈不是同心圆，两个圆心偏离约0.2毫米，致使内圈和中圈形成的桶状圆柱最大壁厚比最小壁厚大约0.4毫米，图1-2-7所示为把偏心套组装到步进电机上图。

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图1-2-6 偏心套结构图示

1－与齿轮箱体联接螺栓圆弧槽4个 2－中圈与齿轮箱体孔配合 3－内圈与步进电机端面凸台相配合 4－最小壁厚处 5－最大壁厚处 6－偏心套

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外圈 7－与步进电机联接的4个螺栓孔

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3．偏心套与步进电机部件与齿轮箱的组装

图1-2-8 齿轮箱及其结构图

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1－齿轮箱 2－被动啮合齿轮 3－与偏心套

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3 图1-2-7 偏心套、齿轮、步进电机组装关系图示

1－步进电机 2－主动齿轮 3－偏心套 4－六角螺栓、弹簧垫片、

平垫片将偏心套组装到电机上 5－偏心套、齿轮、步进电机组装完成

中圈配合的孔 4－与圆弧槽对应的螺栓孔

图1-2-8为齿轮箱及其结构，已有一个被动齿轮2，将图1-2-7所示的组装件再组装到齿轮箱上，即成为图1-2-9所示的偏心套消除齿轮反向间隙结构，装配图如图1-2-10所示。

4．偏心套消除齿轮反向间隙组装与调整注意事项

（1）如图1-2-9所示，设计上，偏心套最小壁厚处在最下端位置，机床生产厂家装配时偏心套最小壁厚处在最下端位置装配，当两个啮合齿轮有反向间隙时，稍松开图1-2-9所示

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六角螺栓2，步进电机与偏心套成为一体，转动步进电机，步进电机轴心线和主动齿轮轴心线一起向上移动，两个齿轮中心距减小，消除了齿轮反向间隙，再拧紧螺栓2。

（2）如图1-2-9所示3为标志线，首次调整偏心套，最好在偏心套和齿轮箱上划一道标志线，拆卸后组装也对准标志线，装配容易。否则因偏心很小不容易看出，装配困难。

（3）偏心套转过的角度要凭经验，转一点，再按前述测量方法进行反向间隙测量，若啮合齿轮仍有反向间隙，再转动偏心套继续消除反向间隙。

图1-2-10 偏心套消除齿轮反向间隙装配图

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图1-2-9 偏心套与步进电机组件装配到机床齿轮箱上

1－齿轮箱 2－六角螺母、平垫片 3－首次拆偏心套前用锯条划一标志

1－步进电机 2－偏心套 3－齿轮箱 4－联轴器 66

5－滚珠丝杠 6－被动齿轮 7－主动齿轮

（三）用双片齿轮错齿法消除齿轮啮合传动反向间隙的原理、组装和调整

上述用偏心套消除齿轮反向间隙的原理，适合于啮合齿轮精度比较高的场合，否则因齿面与内孔有同轴度差，影响调整效果，这时要用双片齿轮错齿法消除齿轮啮合传动反向间隙，现对图1-2-11所示两个齿轮采用双片齿轮错齿法消除反向间隙的原理和组装进行论述。

1．齿轮箱体与步进电机组装

将图1-2-11所示部分零件，把步进电机和齿轮箱组装在一起，如图1-2-12所示, 组装后露出步进电机轴上的齿轮和轴承6202RS。

2．双片齿轮的组装

如图1-2-13，螺钉3固定在齿轮2上共3个，齿轮2与轴为一体，螺钉4也是3个固定在齿轮1上，齿轮2与轴是光轴间隙配合，用开口挡圈使齿轮2不能轴向窜动，将图1-2-13

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图1-2-11 双片齿轮错齿法部分零件

1－步进电机和主动齿轮 2－齿轮变速箱 3－齿轮变速箱已装

配轴承6202RS 4－内六角螺钉、弹簧垫片、平垫片

图1-2-12 将步进电机与齿轮箱体组装在一起

1－用内六角螺钉把步进电机和齿轮箱组装在一起 2－步进电机上齿轮

3－6202RS轴承 4－组装后步进电机、齿轮箱和轴承组件

所示的双片齿轮组件，组装到齿轮箱图1-2-12所示的6202RS轴承上。

3．三个拉紧弹簧的组装

如图1-2-14，将3个弹簧用钳子组装到双片齿轮螺钉上，如图1-1-13所示，3、4号螺钉固定一个弹簧，把两个齿轮圆周方向拉动形成错齿，这样与电机轴上齿轮啮合紧，消除了齿轮啮合反向间隙，注意固定螺钉要安全，防止螺钉弹簧崩出伤人。

4．轴承、发兰的组装

如图1-2-15，将轴承、发兰组装起来，成为带齿轮变速箱的减速步进电机组件。 5．双片齿轮错齿法消除齿轮啮合传动反向间隙的优点及其注意事项

（1）有的较大功率的步进电机用4个弹簧，弹簧的总弹力要大于齿轮的传动力，在进行动力计算时必须考虑，对弹簧要求高。

（2）即使齿轮有磨损，也能够自动补偿齿轮的磨损，传动精度比较高，即使齿轮齿面与内孔同轴度稍差，也能正常工作，比偏心套工作效果好。

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7 8 图1-2-13 将双片齿轮组件组装到齿轮箱上6202RS轴承上

1、2－直齿圆柱齿轮 3－螺钉拧在齿轮1上 4－螺钉拧在齿轮2上 5－轴用弹性挡圈 6－长输出轴双片齿轮错齿组件 7－将双片齿轮组件组装到齿轮箱上 8－齿轮箱 9－步进电机

图1-2-14 将3个弹簧组

装到双片齿轮螺钉上

（3）拆卸、装配弹簧时注意采取保护措施，弹簧不能崩出伤人。

（4）当测量齿轮有反向间隙时，有可能是弹簧脱落，要拆开检查，把弹簧装配好。

图1-2-15 将轴承、发兰组装起来，成为长输出轴带齿轮变速箱的减速步进电机组件

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1－发兰 2－内六角螺栓弹簧垫圈 3－安装轴承6204RS 4－将法兰组装到箱体上

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