几种消除间隙的机械结构设计

消除齿轮齿条传动间隙的理想解决方案近年来，国内对大行程、高效率、高精度机床的需求量激增。

齿轮与齿条搭配的传动方式越来越受到机床设计者的青睐。

但是由于数控机床进给系统经常处于自动变向状态，反向时齿轮于齿条之间存在间隙，就会使进给运动的反向滞后于指令信号，从而影响其驱动精度。

这个问题多年来一直困扰着机床设计者。

下面我们以德国WMH HERION(亨利安传动)公司生产的6模数齿条为例来探讨间隙对传动系统的危害性:德国亨利安齿条每米齿距累积误差已经能达到0.020mm以内，然而在标准中心距下与齿轮相啮合的背隙高达0.040mm~0.140mm，齿轮齿条的啮合背隙在高精度的传动方案中显的更为致命。

为了实现齿轮齿条的高传动精度，始于1895年的德国亨利安传动在为客户提供精密传动解决方案的过程中积累了大量经验，下面我们将向读者介绍两种机械自动消除间隙的解决方案。

方案一适合轻载机床用的预加载荷自动消隙齿轮(专利产品)这种齿轮安装部位为ISO 9409—1标准法兰盘，可以与任何法兰输出的减速机连接，而且此结构直齿或斜齿都可消除间隙，安装与选型都非常方便，特别适合轻型快速的机械设备，在欧洲已经广泛应用与激光切割以及大型非金属机加工机床。

接下来我们通过逐步装配图来了解一下它的消隙原理DIN5级精度的标准齿轮通过无缝焊接技术焊接在ISO标准法兰盘上另一半消隙齿轮与花键轴连接定位安装夏德联轴器选择正确的错位角度安装碟形弹簧插入预紧螺钉并用力拧至间隙消除插入锁紧螺钉这种结构的消隙齿轮德国亨利安传动已经将其作为一种标准产品，为客户提供不同规格的解决方案，通过批量生产降低了生产成本以及供货周期。

参照图表并按要求转动螺纹孔个数方案二、适合重型机床使用的自动消隙齿轮箱为亨利安传动为机床制造用户量身定做，齿轮箱为双齿轮输出，前进与后退时前后齿轮单独提供动力，从动齿轮在碟形弹簧的涨紧力的作用下紧靠在齿条上，如图所示为了方便客户调节预紧力亨利安传动在设计之初已经计算好了预紧力的大小，用户在使用时紧需要按照说明扭动表盘指针到指定的刻度。

一、单项选择题（每小题1分）在每小题列出的四个备选项中只有一个．．．．是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选或未选均无分。

1．主轴转速的计算是主轴传递全部功率时的( ）。

【 B 】A．最高转速B．最低转速C．平均转速 D．瞬时转速2．主轴箱的功用是支承主轴并把动力经变速机构传给主轴，使主轴带动工件按规定转速旋转,以实现（）. 【 C 】A．旋转运动 B．进给运动C．主运动D．辅助运动3．刨床的主运动是直线运动，它的主运动参数是（ ). 【 B 】A．每小时的往复次数B．每分钟的往复次数C．每秒钟的往复次数 D．每毫秒的往复次数4．滚珠丝杠的主要载荷是（）. 【 B 】A．径向载荷B．轴向载荷C．运动载荷 D．静止载荷5．双三角形组合导轨有导向精度高及（ )的优点。

【 B 】A．调整简单 B．磨损后相对位置不变 C．承载能力大 D．承受较大力矩6．机床爬行现象一般发生于（）的运动情况下。

【 C 】A．高速重载B．高速轻载 C．低速重载D．低速轻载7．机床热变形对精度的影响大体分角度变化、工作台等部件运动的直线性及( ）三类。

【 A 】A．线性位移变化B．非线性位移变化C．直线位移变化 D．爬行现象8．有轨式无人输送小车(RGV)多用于( ）导轨。

【 A 】A．直线布局B．曲线布局C．环形布局 D．网络形布局9．机床数控系统是一种( ）。

【 C 】A．速度控制系统B．电流控制系统 C．位置控制系统D．压力控制系统10．拟将一台普通车床数控化，希望改造费用较低，宜采用的伺服电动机是（）。

【 C 】A．交流伺服电机B．直流伺服电机 C．步进电机D．同步电机11．滚珠丝杠副中,丝杠相对于螺母旋转2 弧度时，螺母上基准点的轴向位移称为（）.【 D 】A．导程 B．螺距C．节距D．基本导程12．数控机床进给系统中采用齿轮传动副时,如果不采用消隙措施，将会（）。

【】A．增大驱动功率 B．降低传动效率 C．增大摩擦力 D．造成反向死区13．滚珠导轨承受的载荷一定，结构尺寸允许的情况下，为提高刚度并降低成本，应采用的最为有利的方案是( )。

一、单项选择题（每小题1分）在每小题列出的四个备选项中只有一个．．．．是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选或未选均无分。

1．主轴转速的计算是主轴传递全部功率时的（）。

【 B 】A．最高转速B．最低转速C．平均转速 D．瞬时转速2．主轴箱的功用是支承主轴并把动力经变速机构传给主轴，使主轴带动工件按规定转速旋转，以实现（）。

【 C 】A．旋转运动 B．进给运动C．主运动D．辅助运动3．刨床的主运动是直线运动，它的主运动参数是（）。

【 B 】A．每小时的往复次数B．每分钟的往复次数C．每秒钟的往复次数 D．每毫秒的往复次数4．滚珠丝杠的主要载荷是（）。

【 B 】A．径向载荷B．轴向载荷C．运动载荷 D．静止载荷5．双三角形组合导轨有导向精度高及（）的优点。

【 B 】A．调整简单 B．磨损后相对位置不变 C．承载能力大 D．承受较大力矩6．机床爬行现象一般发生于（）的运动情况下。

【 C 】A．高速重载B．高速轻载 C．低速重载D．低速轻载7．机床热变形对精度的影响大体分角度变化、工作台等部件运动的直线性及（）三类。

【 A 】A．线性位移变化B．非线性位移变化C．直线位移变化 D．爬行现象8．有轨式无人输送小车(RGV)多用于（）导轨。

【 A 】A．直线布局B．曲线布局C．环形布局 D．网络形布局9．机床数控系统是一种（）。

【 C 】A．速度控制系统B．电流控制系统 C．位置控制系统D．压力控制系统10．拟将一台普通车床数控化，希望改造费用较低，宜采用的伺服电动机是（）。

【 C 】A．交流伺服电机B．直流伺服电机 C．步进电机D．同步电机11．滚珠丝杠副中，丝杠相对于螺母旋转2弧度时，螺母上基准点的轴向位移称为（）。

【 D 】A．导程 B．螺距C．节距D．基本导程12．数控机床进给系统中采用齿轮传动副时，如果不采用消隙措施，将会( )。

【】A．增大驱动功率 B．降低传动效率 C．增大摩擦力 D．造成反向死区13．滚珠导轨承受的载荷一定，结构尺寸允许的情况下，为提高刚度并降低成本，应采用的最为有利的方案是( )。

销齿传动间隙调整
销齿传动间隙的调整有以下几种主要的方法：
1. 刚性消隙法：这是一种通过结构调整来改变齿轮副侧隙的方法。

它包括偏心套(轴)调整法、轴向垫片调整法和斜齿轮传动等方法。

这些方法通过调整齿轮的位置、使用垫片或改变齿轮的结构来消除齿侧间隙。

这种方法的特点是结构相对简单，但侧隙不能自动补偿。

2. 柔性消隙法：这是一种通过改变齿轮的物理属性来实现无侧隙的方法。

它包括双片薄齿轮错齿调整法和斜齿轮轴向压簧调整法等方法。

这些方法通过使一个或两个齿轮产生形变来消除侧隙，从而达到无间隙或小间隙的效果。

这种方法的特点是可以自动补偿侧隙，但结构相对复杂。

3. 精密传动齿轮：如TCG精密传动齿轮，可以实现0背隙传动。

销轮相当于齿轮，且其齿为活齿不仅可以和齿条啮合还可以自由转动，使得啮合面很少有相对滑动。

这种传动方式通常用在需要精密传动的场合，如工业机器人的移动底座（齿轮齿条形式），机器人关节（轮系形式），精密回转分度装置（外啮合形式或者轮系形式）。

请注意，以上方法的选择需要根据具体的机械设计和使用情况来确定。

同时，在减小间隙/背隙的同时，一定会增大别的传动误差，例如，增大转动惯量、降低传动效率，消隙齿轮并不是银弹。

间隙/背隙不是影响传动精度的主要因素，输出扭矩的线性才是传动设计中最重要的考虑因素。

《工业机器人》复习资料《工业机器人》复习题一、名词释义1．驱动系统：发动机带动变速箱，经过变速后再经过传动轴，差速器，左右半轴传到轮胎，到达步行系统。

2自由度：指描述物体运动所需的独立坐标系。

3．磁致伸缩驱动：某些磁性体的外部一旦加上磁场则磁性体的外形尺寸会发生变化，利用由这种现象产生的驱动器称为磁致伸缩驱动器。

4.重复定位精度：工件的某个自由度（或多个自由度）近似受两个（或多个）约束点约束束，称为过定位。

也称为重复定位或超定位。

5.示教再现：一种可重复再现通过示教编程存储起来的作业程序的机器人6.机器人正向运动学：当所有关节变量已知时，正向运动学可用于确定机器人末端手的位置姿。

7.机器人逆运动学：为了使机器人的末端手放在一个特定的点上并具有特定的姿态，可以通过逆运动学计算出每个关节变量的值。

二、选择题1.机器人语言是由\和\组成的字符串机器代码，由（a）表示。

二进制B十进制C八进制D十六进制2。

机器人的英文单词是（c）a、botreb、boretc、robotd、rebot3、机器人能力的评价标准不包括：（c）a智能b机能c动能d物理能4、下列那种机器人不是军用机器人。

（c）A“红隼”无人机B美国“大狗”机器人C索尼的爱宝机器人狗D“土拨鼠”5。

人类控制机器人还不包括什么？（d） A输入B输出C程序d反应6。

FMC是（d）的缩写。

a、加工中心b．计算机控制系统c．永磁式伺服系统d．柔性制造单元。

7.由数控机床和其他自动化工艺设备组成的（b）系统，可以按任意顺序加工一组不同工艺、不同节拍的工件，并能及时自由调度和管理。

a、刚性制造系统B.柔性制造系统C.柔性制造系统D.柔性制造系统8、工业机器人的额定负载是指在规定范围内（a）所能承受的最大负载允许值a．手腕机械接口处b．手臂c、末端执行器D.底座9、工业机器人运动自由度数，一般（c）a、小于2 b.小于3 C.小于6 D.大于6分析：手腕通常有2~3个旋转自由度10。

齿轮误差分析及消隙方法齿轮传动是机械传动中最重要、应用最为广泛的一种传动机构，大到航天航空装备，小到玩具仪器。

通过分析齿轮误差的来源，介绍了齿轮从设计到使用不同环节产生误差的因素，简单介绍了减小齿轮误差的方法，以实例说明齿轮消隙方法。

标签：原理；齿轮误差；减小误差方法0 引言当今社会发展迅猛，出现了自控机构、机器人机构、仿生机构、柔性及弹性机构和机电光液广义机构等，而传递与变换运动和力的可动装置中，齿轮是应用最广泛的机械结构。

齿轮传动是机械传动中最重要、应用最为广泛的一种传动机构，大到航天航空装备，小到玩具仪器。

它依靠轮齿齿廓直接接触来传递空间任意两轴间的运动和动力，并具有传递功率范围大、传动效率高、传动比准确、使用寿命长、工作可靠、结构紧凑等优点。

但齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，一般不用于传动距离过大的场合。

对于齿轮的研究采用的方法很多，如弹性力学、动力学、有限元等，但这些方法对齿轮的模型要求高，建模越精确，仿真结果越接近实际，就齿轮啮合而言，实际啮合情况复杂多变，加上加工安装等环节都存在误差，许多数据采集较费时费力，从而使项目周期长，且齿轮的实际啮合情况与理论啮合情况不同，模拟出来的结果不能百分百与实际吻合。

由于齿轮误差的存在，轮齿的某些该接触点无法参与接触，齿轮刚度强度会变差，所以为了更好地研究齿轮，对齿轮误差进行分析是非常有必要的。

1 齿轮传动原理一对齿轮啮合，主动轮通过啮合线接触而将动力、速度、运动等传递给从动轮，两齿轮的传动，严格符合齿廓啮合基本定律即[1]：相互啮合传动的一对齿轮，在任一位置时的传动比，都与其连心线被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两线段长成反比。

2 齿轮误差来源齿轮的误差因素很多，既有偶然性误差，也有必然性误差，但各误差源对于齿轮传动起的影响各不相同。

就单个齿轮从概念到使用过程如下：按不同环节分析，齿轮误差主要来源为：设计误差、加工误差、安装误差、传动误差、空程误差、环境温度变化引起的误差等。

蜗轮蜗杆消除间隙的实例
蜗轮蜗杆传动是一种常见的传动形式，它可以将旋转运动转换为线性运动或者改变旋转方向。

然而，在实际应用中，蜗轮蜗杆传动常常会出现间隙问题，这会影响传动的精度和稳定性。

因此，消除间隙是蜗轮蜗杆传动中非常重要的一环。

为了解决间隙问题，工程师们提出了一些解决方案。

其中一种较为常见的方法是采用预紧装置。

预紧装置可以通过调整蜗杆轴承的位置，使其与蜗轮齿面之间的间隙达到最小值。

这样一来，就能有效地减小传动系统的间隙，提高传动的精度和稳定性。

另外，还可以采用优质的材料和精密加工工艺来制造蜗轮蜗杆传动的零部件。

优质的材料和精密的加工工艺可以保证传动件的尺寸精度和表面质量，从而减小传动系统的间隙，提高传动的效率和可靠性。

除此之外，定期的维护保养也是消除间隙的重要手段。

定期检查和更换磨损严重的零部件，保持传动系统的良好状态，可以有效地减小间隙，延长传动系统的使用寿命。

总的来说，消除蜗轮蜗杆传动中的间隙是非常重要的，可以通过预紧装置、优质材料和精密加工、定期维护等方法来实现。

只有消除了间隙，蜗轮蜗杆传动才能发挥其最佳的传动效果，为工业生产提供更加稳定可靠的动力支持。

机械结构的紧凑性优化设计机械结构的设计是工程师们在产品制造过程中不可忽视的重要环节。

而在设计机械结构时，紧凑性是一项至关重要的考虑因素。

紧凑的机械结构可以充分利用有限的空间，提高产品性能，减少材料和工序的使用，从而提高生产效率，降低成本。

本文将从不同角度阐述机械结构紧凑性的优化设计。

首先，紧凑的机械结构可以减少产品体积。

现代工业对产品尺寸的要求越来越高，在有限的空间内实现更多的功能成为一项挑战。

通过采用紧凑的机械结构，可以将各个功能元件合理地布局在有限的空间中，最大程度地减少产品的尺寸。

例如，在汽车制造中，紧凑的发动机结构不仅可以提高汽车的燃油效率，还可以降低车体重量，提高汽车的安全性能。

其次，紧凑的机械结构可以提高产品的运动性能。

在机械结构设计中，为了减少能量损失和噪音产生，需要尽可能地减小机械传动链的长度。

紧凑的机械结构可以有效地减少机械元件之间的间隙和摩擦，提高传动效率。

例如，在航空航天领域，紧凑的飞机发动机结构可以提高推力输出效率，减少燃料消耗，同时也减少了飞机重量，提高了飞行性能和安全性。

此外，紧凑的机械结构还可以简化产品的制造和维护流程。

在传统的机械设计中，由于机械元件之间的间隙较大，人们需要进行复杂的装配和调试工作。

而采用紧凑的机械结构设计，可以有效地简化产品的制造流程，降低生产成本。

同时，紧凑的结构也方便了产品的维护和保养，减少了维修时间和费用。

然而，要实现机械结构的紧凑性优化设计并非易事。

首先，设计师需要准确地把握机械结构的功能需求，合理地确定各功能元件的位置和尺寸。

在此过程中，需要综合考虑各种因素，如结构强度、热扩散、磨损等。

其次，设计师需要运用现代设计软件和先进的仿真技术对机械结构进行建模和分析，评估结构的稳定性和性能。

最后，设计师还需要与制造工程师和实际操作者密切合作，进行多次实验和调试，不断改进和优化机械结构的设计。

在实际的机械结构设计过程中，设计师还可以采用一些常用的技巧和方法来提高结构的紧凑性。

设备管理与维修2021翼2（上-下）蜗轮蜗杆反向间隙消除方法刘建国1，杨振刚2（1.首都航天机械有限公司，北京100076；2.北京精密机电控制设备研究所，北京100076）摘要：蜗轮蜗杆传动机构主要用于传递相互交错并垂直的运动，通常蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。

由于传动平稳，冲击振动噪声较小，因此数控机床上的转台以蜗轮蜗杆结构为主。

蜗轮蜗杆相对滑动速度大、容易发热，产生磨损。

结合实例，介绍常见的蜗轮蜗杆消隙方法。

关键词：蜗轮蜗杆；垂直运动；发热磨损中图分类号：TG659文献标识码：B DOI ：10.16621/ki.issn1001-0599.2021.02.261常见的蜗轮蜗杆消隙方法随着长期使用磨损，蜗杆齿与蜗轮齿啮合出现间隙，特别在反向运动时会产生旋转误差，半闭环控制时造成产品出现问题。

在全闭环控制下，则会造成转台在旋转过程中振动、抖动，工件表面有振纹。

为此，要掌握蜗轮齿与蜗杆齿之间啮合间隙调整方法，避免蜗轮蜗杆结构的缺点。

以下介绍在实际工作中的蜗轮蜗杆结构间隙调整方法。

2径向调节径向调整法是依靠蜗杆与蜗轮之间啮合中心距的变化量调整间隙，此方法调隙较为简便，易于理解。

但因啮合位置不准和齿面啮合不良，使用过程中的磨损较快，对精度要求高的场合不宜使用。

2.1偏心套调整蜗杆连轴套是装在一整体偏心套内，偏心套中断间有开口，可使蜗杆露出与蜗轮啮合。

转动偏心套即可容易地调整蜗轮蜗杆中心距，达到减少反转间隙的目的。

也可以由两部分偏心套组成（图1），同样是通过调整偏心套，使蜗杆与蜗轮的啮合中心距离减小。

但是这种结构调整容易造成蜗杆轴线斜歪，啮合不良，宽度150mm 。

利用双头螺栓的预紧力使扶正套向内挤压，通过缓慢施加预紧力，校正外圆凸起变形。

（2）内撑件。

以扶正套的设计内径为内撑件的外弧尺寸，宽度150mm 。

将手动液压千斤顶置于钢板之间，通过液压力使扶正套缓慢受力向外撑起校正变形。

扶正套受力过程要缓慢均匀，防止扶正套壁产生裂纹，否则将导致零件彻底报废。

机械工程中的零件间配合与间隙分析引言：机械工程是现代工业制造中不可或缺的重要学科，而零件间的配合与间隙分析则是机械设计过程中的一项重要工作。

它涉及到机械系统的运动精度、装配质量和工作可靠性等诸多方面。

本文将从零件间配合的基本概念介绍开始，逐步展开对于配合类型、间隙测量、配合设计等方面的探讨，旨在为机械工程师提供一些实用的参考和指导。

1. 零件间配合的基本概念在机械系统中，零件间配合是指两个或多个零件在装配过程中相互连接的方式。

它决定了零件之间的相对位置和运动方式，直接影响到整个系统的性能和可靠性。

通常，零件间的配合可以分为三种类型：间隙配合、过盈配合和紧配合。

1.1 间隙配合间隙配合是指零件之间存在一定的间隙或间隙容许范围，使得零件在装配时能够相对运动，同时保持一定的功能要求。

这种配合方式主要应用于需要相对运动的部件，例如滚动轴承与轴的配合。

间隙配合的优点是装配方便、拆卸容易，并且能够在一定程度上吸收装配误差和热胀冷缩造成的变形。

1.2 过盈配合过盈配合是指零件之间存在一定的过盈量，即一个零件的尺寸略大于另一个零件的配合孔或配合轴。

通过轻微的压入或加热装配，使得两个零件之间形成紧密的连接。

过盈配合常用于需要传递力矩和承受振动载荷的部件，如传动轴和键槽的配合。

过盈配合的优点是连接牢固，能够提高传力效率和系统的刚度。

1.3 紧配合紧配合是指零件之间没有间隙或变形，通过限制或锁紧的方式实现紧密连接。

这种配合方式适用于对位置精度和运动精度要求较高的部件，如机床导轨和滚珠丝杠的配合。

紧配合的优点是能够保证高精度的定位和运动性能，但同时也增加了装配过程的难度和精度要求。

2. 间隙测量与控制在零件间配合过程中，准确测量和控制间隙是确保装配质量和性能的关键。

常用的间隙测量方法包括手感法、游标卡尺测量法、光学测量法和三坐标测量法等。

具体选择方法应根据零件的尺寸、形状和精度要求进行合理选择。

2.1 手感法手感法是通过肉眼或手感判断零件间的间隙大小。