冷超 翟闯

【摘 要】齿轮具有改变运动方向和运动速度，以及传递动力的作用。齿轮在船舶、能源、制造、汽车等行业领域的设备中广泛地得到应用。随着各个领域技术的不断更新与发展，对高质量齿轮的制造的要求也越来越高。为了有效提高齿轮传动的传动率以及精度，文章简要地介绍了在齿轮的传动作用中，通过对齿轮传动侧隙所产生的问题提出了解决侧隙的有效方法。

【关键词】传动;侧隙;齿轮;啮合状态;设计问题;放大补偿

齿轮从东汉时期的指南车开始被人们逐渐应用，经历了许多年代，齿轮的形式以及作用都在不断地演变和发展。有齿，并可以相互啮合的机械零部件就是齿轮。按照齿轮的制造方法可以将齿轮分为烧结齿轮、轧制齿轮、切制齿轮、铸造齿轮等;按照齿线的形状可将齿轮分为曲线齿轮、人字齿轮、斜齿轮、直齿轮等;按照轮齿所处表面可将齿轮分为内齿轮和外齿轮;按照齿轮的外形将能够将齿轮分为蜗杆齿轮、非圆齿轮、锥齿轮、圆柱齿轮等等;再如按照齿廓曲线可将其分为圆弧齿轮、摆线齿轮、开线齿轮等。齿轮其结构包括模数、周节即齿距、齿厚、齿廓、分度圆、齿根圆、齿顶圆、齿槽即齿间，轮齿等。

1、齿轮传动侧隙的优劣

既然文章是对机械设计中齿轮法向侧隙的解决方法进行讨论，那我们就先来了解一下什么是齿轮侧隙。在2个齿轮互相啮合的状态下，齿轮与齿轮在接触时，第二個齿轮和前一齿轮相互咬合的齿所邻近的齿在分度圆上的间隙称为齿轮侧隙。在常温的状态下，齿轮与齿轮的啮合如果没有侧隙的存在就会出现咬死的现象。在实际的齿轮运行中，随着机械工作过程中温度的逐渐上升，理论上应该为零的齿轮侧隙就会随着温度的升高而间隙变大。因此，侧隙的产生也是正常现象，而且，侧隙中可以保留储油的空间，这些都是齿轮侧隙的特点。但是，侧隙也会出现在齿轮转向时的回程误差，以至于给齿轮带来冲击影响，这就是齿轮侧隙的劣势所在。侧隙过于窄小会因储油空间不足导致润滑不良，而且会容易造成齿轮咬死。如果想要减小回程误差，就得适当缩小侧隙。但是侧隙也不能过大，太大的侧隙就会严重影响齿轮的工作状态了。

2、齿轮侧隙的设计问题

根据测量基础齿厚与最大实效齿厚的偏差没有实质上的区别，它们都说明了实际的齿厚受到齿厚偏差的影响，或者齿厚受到端面实效齿厚偏差的影响。按照最小侧隙的计算方法来看，真正能够判断齿厚的并不是上述2种情况，而是要根据最大检测半径来进行齿厚的判断。因此，我们应该先充分思考齿厚的判断标准，在对齿轮侧隙进行设计。

3、齿轮传动侧隙的计算

我们要先考虑到2个因素，然后再对齿轮的最小侧隙进行计算，一个因素是齿轮传动温度，另一个因素是保证润滑作用正常的侧隙值，这个侧隙值是由齿轮的速度以及润滑的方式来决定。由此我们可以得出一个结果，那就是齿轮的最小侧隙是2个因素的总和，温度和材料的不同会直接对侧隙值产生影响。为了有效防止齿轮的两边轮被卡住，应确保齿面具有良好润滑效果，这样就能够使存在适当侧隙的齿轮进行正常的传动工作。不仅如此，还可以对齿轮安装、加工误差以及齿轮在传动的过程中所受的弹性变形、热变形对齿轮传动的影响进行有效补偿。

4、解决齿轮侧隙的方法

过大的侧隙会对精度要求较高的机械作业造成极大的障碍，尽管齿轮传动侧隙能够给储油空间提供润滑效果，但是，针对过大的齿轮间隙我们还是要进行必要的处理工作。

4.1放大补偿齿轮误差

对传动链的补偿是十分重要的，因为对于齿轮的传动而言，传动链的间隙会对其产生极大影响。我们首先要严密地测量误差。整个测量过程的基础就是机械原点，在对机械原点进行确定后，测量误差，误差的补偿通过测量误差得出的值来进行。为了最终能够消除过大的齿轮传动侧隙，有效提高误差的补偿精度以及测量准确度，我们必须在统一的基准点上进行误差的补偿以及测量。

4.2涡轮蜗杆的传动

蜗轮蜗杆主要作用是在2轴之间传递动力，其适合于2轴成九十度角，并且不平行也不想交的情况下使用。蜗轮蜗杆的被动件是蜗杆，主动件是涡轮，其传动方式能够实现自锁，具有承载能力较强，没有噪声，运行平稳，结构紧凑等特点。涡杆的运动由蜗轮来带动，其机械具备了反向自锁性能，自锁条件为：啮合齿之间的摩擦角度大于蜗杆的角度。

4.3使用斜齿轮

采用轴向簧错齿消除齿轮间隙，或者使用垫片错齿调整齿轮间隙的措施就是斜齿轮。轴向压簧错齿方法能够提高传动精度，自动对齿轮产生的侧隙进行有效补偿，在压簧作用条件下，该方法错开分布螺旋线，靠紧了预宽齿轮互相咬合的2个薄片齿轮。垫片错齿调整方法的结构非常简单，它在与宽齿轮咬合的2个薄齿轮之间放置了垫片，使用这种方法能够降低噪音，使齿轮实现平稳传动，2轮齿廓的接触线经过了进入啮合状态，再脱离啮合状态的过程从短变长，再变短的过程。

4.4弹力补偿消除侧隙法

当齿轮传动系统处于反向状态时，齿轮传动作用产生的侧隙会使传动动作滞后，一旦齿轮发生了滞后，就会对其传动精度产生不良影响。对此，我们可以采用橡胶弹簧来对其进行有效补偿。之所以选用橡胶弹簧是因为，橡胶弹簧能够吸收振动以及冲击，在加载后也能形成较大弹性变形空间，弹性模量小，具有以上特点的橡胶弹簧在减振方面的效果十分好。当橡胶弹簧被压缩变形，其结构变小，齿轮最大传递力矩的轴向分力会小于橡胶弹簧的弹力。

结束语

为了提高齿轮传动的精度，我们必须要严格控制齿轮传动侧隙的大小。通过改变齿轮的零部件、改变齿轮的种类等等方法，我们可以控制齿轮的传动侧隙。在齿轮的设计中，齿轮传动侧隙的作用是十分显著的，但是齿轮侧隙过大或过小都对齿轮传动工作带来不利影响，所以说，齿轮的侧隙并不是越小越好，或是越大越好。我们必须要通过严谨的计算来得出齿轮的最小侧隙。齿轮的侧隙要根据齿轮中距精度、齿轮工作时温度、箱的材料、齿轮的模数等方法来进行有效计算，才能真正解决机械设计中齿轮传动侧隙存在的问题。

参考文献：

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