買志學(xué)，何捷軍，嚴生輝

（共享智能裝備有限公司，寧夏 銀川 750021）

機械傳動主要是指利用機械方式傳遞動力和運動的傳動。機械傳動機構(gòu)，可以將動力所提供的運動的方式、方向或速度加以改變，被人們有目的地加以利用。

機械傳動主要的傳動方式有三種：齒輪傳動、皮帶傳動、鏈傳動。

齒輪傳動是指由齒輪副傳遞運動和動力的裝置，可以由齒輪與齒輪嚙合傳動，也可以由齒輪與齒條嚙合傳動，它是現(xiàn)代各種設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的一種機械傳動方式。其傳動比較準確，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，壽命長。

齒輪傳動精度不達標的情況，有三個方面：齒輪自身精度、加工件加工精度、裝配精度。

本論文主要論述現(xiàn)有的齒輪嚙合間隙調(diào)節(jié)方式，提出一種偏心銷結(jié)構(gòu)的間隙調(diào)節(jié)方法，解決現(xiàn)有技術(shù)齒輪與齒條嚙合間隙調(diào)節(jié)繁瑣問題，簡化嚙合間隙調(diào)節(jié)時不必要的操作，達到安裝及維護簡便的作用。

1 齒輪齒條嚙合間隙調(diào)節(jié)方式

齒輪與齒條的嚙合間隙直接會影響到其傳動精度，齒輪是圓的，齒條是長的，齒輪的齒形是曲線（漸開線），而齒條的齒形是直線，齒輪的運動是轉(zhuǎn)動即圓周運動，而齒條的運動是移動即直線運動。齒輪作為主傳動，與齒條嚙合帶動某個部件做直線運動。

間隙調(diào)節(jié)目前具有三種形式：腰形孔+螺栓調(diào)整、精密墊片調(diào)整、偏心輪調(diào)整。

1.1 腰形孔+螺栓調(diào)整

腰形孔+螺栓調(diào)整是最為常見的調(diào)整方式。該調(diào)整機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，且對工件的加工要求不高，成本也相對較低，成為首選方案。

工作原理是通過上下兩側(cè)的螺栓調(diào)整齒輪與齒條的中心距?？此坪芎唵危瑢嶋H上要規(guī)范調(diào)整好齒輪齒條的間隙需要借助千分表等工具，才能確定間隙是否符合要求，大部分工廠還是通過裝配人員的感覺去調(diào)整。其實使用效果及壽命很大程度上是取決于裝配的精度（前提是產(chǎn)品質(zhì)量、機架加工符合要求），德國的設(shè)備，相同配置，之所以使用效果及壽命更為突出，主要是有完善的工序、制程為基礎(chǔ)。

1.2 精密墊片調(diào)整

精密墊片調(diào)整需要根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)需求來選用，精密墊片調(diào)整工作量看似比較大，但是每次調(diào)整的精度都比較精準，一般2～3 次調(diào)整就可以完成，從效率上應(yīng)該還是比較高的，但是對裝配人員的技術(shù)要求也比較高。

工作原理是通過在安裝支架與滑臺之間加減精密墊片（或者更換不同厚度的墊片）來調(diào)整間隙，采用該方式調(diào)整間隙時，建議通過千分表等工具檢測間隙，可以較好的調(diào)整到位，不宜憑感覺調(diào)整。該接觸面對加工精度要求較高，同時安裝支架的垂直度要設(shè)計公差要求，保證齒輪齒條的平行度達到設(shè)計標準。

1.3 偏心輪調(diào)整

偏心輪調(diào)整主要應(yīng)用在重載的場合，調(diào)整難度較高一般也是大部分應(yīng)用首先的設(shè)計。該調(diào)整機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，且對工件的加工要求不高，成本也相對較低，成為首先方案。

工作原理是由于中間齒輪與偏心輪的固定螺孔有中心偏移的，使得偏心輪在不同的位置都會改變齒輪齒條的中心距，即只要通過轉(zhuǎn)動偏心輪使之與滑臺的不同螺孔配合，即可調(diào)整齒輪齒條的間隙。當偏心距設(shè)計越小，調(diào)整精度越高，同時對加工件的加工要求也更高，該方式對加工精度要求最高，整體成本也是最高的，但在承載能力方面是比較突出的。

2 加砂小車齒輪齒條嚙合間隙調(diào)節(jié)方法研究

2.1 3D 打印集中供砂系統(tǒng)加砂小車齒輪齒條嚙合間隙調(diào)節(jié)現(xiàn)狀

3D 打印集中供砂系統(tǒng)是配套工業(yè)級鑄造砂型3D 打印機使用，為打印機提供混合固化劑后的砂子，該設(shè)備混砂效率高，可供多臺打印機同時使用，從而代替了每臺打印機自身的混砂機構(gòu)。加砂小車作為集中供砂系統(tǒng)的重要組成部分，3D 打印機所需的砂子都需要加砂小車去運輸，而加砂小車是靠電機帶動齒輪與齒條的嚙合運動，使得加砂小車沿導(dǎo)軌做直線運動，齒輪與齒條之間嚙合間隙如果不合適，會直接影響到運砂的效率以及安全性，進而影響到打印機的生產(chǎn)成本及安全。

目前，加砂小車齒輪齒條嚙合間隙調(diào)節(jié)方法主要采用偏心輪調(diào)節(jié)。其結(jié)構(gòu)主體是一塊帶兩組中心螺孔的連接法蘭，兩組螺孔中心存在偏移，如圖1所示，一般中心齒輪與內(nèi)圈螺孔固定，外圈與固定連接板固定。通過旋轉(zhuǎn)偏心輪以達到調(diào)節(jié)齒輪與齒條間隙的作用。

圖1 偏心輪主視圖

該方法調(diào)節(jié)繁瑣，需要拆掉外圈與連接板固定的所有螺栓進行旋轉(zhuǎn)，調(diào)整合適后重新固定所有螺栓。

2.2 偏心調(diào)節(jié)方法原理及優(yōu)點

本文所述偏心調(diào)節(jié)方法與偏心輪調(diào)節(jié)的區(qū)別在于：偏心調(diào)節(jié)是利用偏心銷的轉(zhuǎn)動帶動電機連接板及電機整體平行移動，使得齒輪齒條嚙合間隙得到調(diào)整，調(diào)節(jié)的源頭只是偏心銷的轉(zhuǎn)動，操作簡便。而偏心輪調(diào)節(jié)是整個偏心輪的轉(zhuǎn)動帶動電機連接連接板及電機旋轉(zhuǎn)移動，操作繁瑣。

本文所述的偏心調(diào)節(jié)方法，其裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。包括電機、電機連接板、偏心銷、鎖緊螺母、齒輪、導(dǎo)軌平臺、齒條、支撐板、緊固螺栓。

圖2 間隙調(diào)節(jié)裝置

電機與電機連接板通過螺栓連接，此連接是固定鎖緊的；電機連接板（橢圓調(diào)節(jié)孔）與支撐板（螺紋孔）通過緊固螺栓連接，此連接是可調(diào)節(jié)的，未調(diào)節(jié)齒輪齒條間隙時緊固螺栓不鎖緊；偏心銷穿插在電機連接板、支撐板上，偏心銷與連接板的接觸區(qū)域為偏心圓柱，旋轉(zhuǎn)偏心銷的角度可帶動電機連接板平移，電機連接板上的橢圓調(diào)節(jié)孔與支撐板上的螺紋孔的相對位置會發(fā)生改變，當齒輪與齒條間隙合適后，通過鎖緊螺母固定偏心銷，同時鎖緊緊固螺栓；齒輪與電機連接，此連接是同軸心的，由電機帶動齒輪旋轉(zhuǎn)；齒條固定在導(dǎo)軌平臺上，導(dǎo)軌平臺及齒條是不能活動的。

電機、電機連接板、齒輪三者是連接在一起的，由電機連接板與支撐板通過偏心銷、緊固螺栓連接，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)偏心銷的角度，偏心結(jié)構(gòu)帶動電機連接板平移，即電機、齒輪相應(yīng)的平移運動，使齒輪與齒條的間隙發(fā)生改變，從而達到調(diào)節(jié)嚙合間隙的作用。

本文中論述的間隙調(diào)節(jié)方法，其優(yōu)點在于只需要將緊固螺栓調(diào)整至松動狀態(tài)，不用完全拆除，待偏心銷旋轉(zhuǎn)一定角度，使得間隙滿足精度要求時，即鎖緊所有相關(guān)的螺栓即可。操作簡便，節(jié)省成本。

2.3 應(yīng)用效果

本文所述間隙調(diào)節(jié)方式在3D 打印集中供砂設(shè)備上得到驗證和應(yīng)用，在實際使用中，供砂小車由原來的偏心輪結(jié)構(gòu)變更為偏心銷結(jié)構(gòu)。在成本方面，偏心銷相較于偏心輪結(jié)構(gòu)，其加工制作簡單、費用降低80%；在應(yīng)用方面，由原本繁瑣的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)而變?yōu)檩p巧、簡便的方式，節(jié)省了人員的時間，工作效率顯著提升。

本文所述齒輪齒條間隙調(diào)節(jié)方式需注意以下方面：1）調(diào)節(jié)前需先松開電機連接板與支撐板之間的螺栓，再松開偏心銷的鎖緊螺母；2）調(diào)整后需先鎖緊偏心銷鎖緊螺母，再緊固電機連接板與支撐板之間的螺栓。

3 結(jié)論

通過與現(xiàn)有齒輪齒條嚙合間隙調(diào)節(jié)方式的分析對比，間隙調(diào)節(jié)方法克服了現(xiàn)有技術(shù)中調(diào)節(jié)齒輪與齒條間隙繁瑣的問題；偏心調(diào)節(jié)方法，簡化了齒輪與齒條間隙調(diào)節(jié)功能，達到了安裝及維護簡便的作用，為設(shè)計人員提供一種可參考的間隙調(diào)節(jié)方法，從而可以更好地滿足實際生產(chǎn)需求。