一种齿轮齿条消除间隙的机构及拉力机论文和设计-姜允中

全文摘要

本公开提供了一种齿轮齿条消除间隙的机构及拉力机，包括：第一齿轮，与齿条啮合；以及第一齿轮连接组件，与所述第一齿轮轴侧相连，并在第一齿轮沿齿条运动时提供与齿条的啮合接触力，消除第一齿轮与齿条的间隙。本公开齿轮齿条消除间隙的机构第一弹性部件的预紧压力，不仅消除齿轮齿条跨距的正误差，还可以靠压缩第一弹性部件补偿其负误差，以防出现卡死现象，整体运动平稳、流畅，力值、位移量检测精度高。

主设计要求

1.一种齿轮齿条消除间隙的机构，其特征是，包括：第一齿轮，与齿条啮合；以及第一齿轮连接组件，与所述第一齿轮轴侧相连，并在第一齿轮沿齿条运动时提供与齿条的啮合接触力，消除第一齿轮与齿条的间隙。

设计方案

1.一种齿轮齿条消除间隙的机构，其特征是，包括：

第一齿轮，与齿条啮合；以及

第一齿轮连接组件，与所述第一齿轮轴侧相连，并在第一齿轮沿齿条运动时提供与齿条的啮合接触力，消除第一齿轮与齿条的间隙。

2.如权利要求1所述的一种齿轮齿条消除间隙的机构，其特征是，所述第一齿轮连接组件包括电机组件、连杆机构，电机组件的上方设置有连杆机构，所述连杆机构与第一齿轮相连，所述电机组件沿齿条运动，继而通过连杆机构带动第一齿轮沿齿条运动。

3.如权利要求2所述的一种齿轮齿条消除间隙的机构，其特征是，所述连杆机构为铰接连杆机构，包括铰链连杆，位于铰链连杆上部的一端与上齿轮第一齿轮的轴侧相连，位于铰链连杆下部的一端与连杆座相连，位于铰链连杆中部的两端分别通过销轴与导向轮组件连接。

4.如权利要求2所述的一种齿轮齿条消除间隙的机构，其特征是，第二齿轮固定到电机组件的下方，并与所述齿条啮合，第二齿轮的两侧分别设置有第二弹性部件及摩擦片；

所述连杆机构调节第一齿轮与齿条的啮合接触力由第一弹性部件提供；所述第一弹性部件所提供的预紧力的方向与第二齿轮齿条间隙齿面接触力作用相反。

5.如权利要求4所述的一种齿轮齿条消除间隙的机构，其特征是，所述第一弹性部件对第一齿轮所提供的力的方向与所述第二弹性部件对第二齿轮所提供的力的方向垂直。

6.如权利要求4或5所述的一种齿轮齿条消除间隙的机构，其特征是，所述第一弹性部件为第一压缩弹簧，两组销轴上均设有第一压缩弹簧，导向轮组件的一侧靠近齿条的背面，相对的另一侧靠近第一压缩弹簧；

所述第二弹性部件为第二压缩弹簧，第二压缩弹簧位于穿过第二齿轮的销轴上；

第一压缩弹簧及第二压缩弹簧所在的销轴上设置有螺母，通过拧螺母调节第一压缩弹簧及第二压缩弹簧的弹簧预紧力大小。

7.如权利要求3所述的一种齿轮齿条消除间隙的机构，其特征是，所述导向轮组件包括导向轮，导向轮的两端分别通过导向轮杆连接在相应的销轴上，所述导向轮组件沿齿条牙齿背面跟随第一齿轮滚动，为第一齿轮提供背压力。

8.如权利要求6所述的一种齿轮齿条消除间隙的机构，其特征是，所述导向轮组件包括导向轮，导向轮的两端分别通过导向轮杆连接在相应的销轴上，所述导向轮组件沿齿条牙齿背面跟随第一齿轮滚动，为第一齿轮提供背压力。

9.如权利要求3所述的一种齿轮齿条消除间隙的机构，其特征是，所述电机组件包括电机、分别固定到电机上的上板及下板；

所述连杆座设置在电机的上板上，电机的上板与电机的下板通过螺钉连接，电机位于上板及下板之间。

10.如权利要求9所述的一种齿轮齿条消除间隙的机构，其特征是，所述电机的下板上设置有第二齿轮支架，第二齿轮支架上设有销轴，销轴穿过第二齿轮。

11.一种拉力机，所述拉力机包括齿轮齿条传动机构，所述齿轮齿条传动机构采用上述权利要求1-10任一所述的齿轮齿条消除间隙的机构。

设计说明书

技术领域

本公开涉及传动技术领域，特别是涉及一种齿轮齿条消除间隙的机构及拉力机。

背景技术

拉力机检测仪器是用来检测试样的拉伸、剥离、变形、撕裂、热封、粘合、穿刺力等的检测，检测过程中需要采集2个关键参数：力值、试样变形的位移量。其中，检测的力值很容易受传动系统的震动而波动，而传动部件的配合精度也影响位移量检测精度。

目前的拉力机检测仪器采用齿轮齿条传动，电机沿齿条上下运动。但以当前的加工及安装精度，齿轮与齿条之间的啮合间隙较大。在重力的作用下，在回程和突然加载时电机会存在跌落的现象，造成系统的震动，引起力值波动，影响力值检测精度。此外，位移量检测是依据齿轮转角得出，电机跌落时与齿条啮合的齿轮不转动，将会导致检测到的位移量与实际位移量存在较大的误差，继而影响位移量检测精度。

针对上述问题，对拉力机检测仪器结构进行升级改进，在电机下方设置第二齿轮及摩擦片组件，单纯靠第二齿轮与摩擦片的摩擦延迟作用，来消除齿轮齿条间隙，以防动力加载时电机跌落现象。

但公开人在实际工作中发现一段时间后，摩擦片磨损后摩擦效果降低，需调节压紧摩擦片，这样反而加速了摩擦片的磨损，当摩擦片磨损到一定程度时，就无法再起到延迟作用，电机跌落现象会再次出现，严重影响整个设备的性能，此外，齿轮齿条的间隙过大，啮合时还容易滑落，加剧传动系统震动，也会引起力值波动。

综上所述，拉力机检测仪器中齿轮齿条传动所存在的间隙过大问题是本申请技术方案所主要解决的技术问题。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本公开实施例子提供了一种齿轮齿条消除间隙的机构，能够充分消除齿轮齿条间隙，消除了电机跌落问题，降低了系统震动，减小系统导致的力值波动。

为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

一种齿轮齿条消除间隙的机构，包括：

第一齿轮，与齿条啮合；以及

第一齿轮连接组件，与所述第一齿轮轴侧相连，并在第一齿轮沿齿条运动时提供与齿条的啮合接触力，消除第一齿轮与齿条的间隙。

作为本申请的进一步技术方案，所述第一齿轮连接组件包括电机组件、连杆机构，电机组件的上方设置有连杆机构，所述连杆机构与第一齿轮相连，所述电机组件沿齿条运动，继而通过连杆机构带动第一齿轮沿齿条运动。

作为本申请的进一步技术方案，所述连杆机构为铰接连杆机构，包括铰链连杆，位于铰链连杆上部的一端与上齿轮第一齿轮的轴侧相连，位于铰链连杆下部的一端与连杆座相连，位于铰链连杆中部的两端分别通过销轴与导向轮组件连接。

作为本申请的进一步技术方案，第二齿轮固定到电机组件的下方，并与所述齿条啮合，

第二齿轮的两侧分别设置有第二弹性部件及摩擦片；

作为本申请的进一步技术方案，所述第一弹性部件对第一齿轮所提供的力的方向与所述第二弹性部件对第二齿轮所提供的力的方向垂直。

作为本申请的进一步技术方案，所述第一弹性部件为第一压缩弹簧，两组销轴上均设有第一压缩弹簧，导向轮组件的一侧靠近齿条的背面，相对的另一侧靠近第一压缩弹簧；

所述第二弹性部件为第二压缩弹簧，第二压缩弹簧位于穿过第二齿轮的销轴上；

第一压缩弹簧及第二压缩弹簧所在的销轴上设置有螺母，通过拧螺母调节第一压缩弹簧及第二压缩弹簧的弹簧预紧力大小。

作为本申请的进一步技术方案，所述导向轮组件包括导向轮，导向轮的两端分别通过导向轮杆连接在相应的销轴上，所述导向轮组件沿齿条牙齿背面跟随第一齿轮滚动，为第一齿轮提供背压力。

作为本申请的进一步技术方案，所述电机组件包括电机、分别固定到电机上的上板及下板；

所述连杆座设置在电机的上板上，电机的上板与电机的下板通过螺钉连接，电机位于上板及下板之间。

作为本申请的进一步技术方案，所述电机的下板上设置有第二齿轮支架，第二齿轮支架上设有销轴，销轴穿过第二齿轮。

本公开的实施例子还提供了一种拉力机，所述拉力机包括齿轮齿条传动机构，所述齿轮齿条传动机构采用上述的齿轮齿条消除间隙的机构。

本公开的实施例还提供了一种拉力机，所述拉力机包括齿轮齿条传动机构，所述齿轮齿条传动机构采用上述齿轮齿条消除间隙的机构。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

1、本公开整体结构新颖，调整方便，齿轮齿条消除间隙的机构中连杆机构及第一弹性部件及导向轮组件相配合可以提供与第二齿轮机构相反的齿轮齿条间隙齿面接触力，第一齿轮处于铰接连杆上浮动状态，及时补偿上第二齿轮跨距间距的误差，充分消除齿轮齿条间隙。运行时无滑落现象，消除了力值检测时的系统震动误差。

2、本公开齿轮齿条消除间隙的机构第一弹性部件的预紧压力，不仅消除齿轮齿条跨距的正误差，还可以靠压缩第一弹性部件补偿其负误差，以防出现卡死现象，整体运动平稳、流畅，位移量检测精度高。

3、本公开齿轮齿条消除间隙的机构中第二弹性部件就可以不要预压很紧，从而大大延长了摩擦片的使用寿命，整体设备的使用寿命长。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本公开一个或多个实施例子的齿轮齿条消除间隙的机构的第一视图；

图2为本公开一个或多个实施例子的齿轮齿条消除间隙的机构的第二视图；

图3为本公开一个或多个实施例子的齿轮齿条消除间隙的机构的第三视图；

图4为本公开一个或多个实施例子的齿轮齿条消除间隙的机构的第一轴测视图；

图5为本公开一个或多个实施例子的齿轮齿条消除间隙的机构的第二轴测视图；

图6为本公开一个或多个实施例子的齿轮齿条消除间隙的机构的上第二齿轮间距与齿条长度标注视图；

图中，1.齿条，2.第一齿轮，3.铰接连杆，4.销轴i，5.导向轮i,6.连杆座，7、上板，8、电机，9、下板，10、摩擦片，11、第二齿轮支架，12、第二齿轮，13、销轴ii，14.第二压缩弹簧，15.螺母，16.第一压缩弹簧，17、导向轮ii，18、螺钉，19.导向轮i支架， 20、导向轮ii杆。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和\/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和\/或它们的组合。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1-3所示，提供了一种齿轮齿条消除间隙的机构，在电机的上方设置有相互配合的第一齿轮连杆、导向轮组件及第一压缩弹簧，能够提供与第二齿轮机构相反的齿轮齿条间隙齿面接触力，充分消除齿轮齿条间隙，同时，第一压缩弹簧的预紧压力，不仅消除齿轮齿条跨距的正误差，还可以靠压缩第一压缩弹簧补偿其负误差，以防出现卡死现象。第二压缩弹簧不用预压很紧，就可以大大延长摩擦片的使用寿命，通过长时间的多次反复测试，消除了以前电机跌落问题，降低了系统震动，减小系统导致的力值波动。

在具体实施例子中，如图4-5所示，一种齿轮齿条消除间隙的机构，包括：铰接连杆机构，第一压缩弹簧16，第一齿轮2，导向轮组件、第二压缩弹簧14、第二齿轮12、摩擦片10。针对同一齿条1上，第一齿轮2、第二齿轮12成对安装，第一齿轮2、第二齿轮均与齿条啮合。

在具体实施例子中，关于铰接连杆机构的具体结构形式进行详细的说明，铰接连杆机构包括铰链连杆3，位于铰链连杆上部的一端与第一齿轮的轴侧相连，位于铰链连杆下部的一端与连杆座6相连，位于铰链连杆中部的两端分别通过销轴i4与导向轮组件连接，两组销轴分别位于齿条相对的侧面，两组销轴上均设有第一压缩弹簧16，导向轮组件的一侧靠近齿条的背面，相对的另一侧靠近第一压缩弹簧，连杆座设置在电机8的上板7上，电机的上板与电机的下板9通过螺钉18连接，电机位于上板及下板之间。

其中，导向轮组件包括导向轮ii17，导向轮ii的两端分别通过导向轮ii杆20连接在相应的销轴上，导向轮组件沿齿条牙齿背面跟随第一齿轮滚动，为第一齿轮提供背压力，可以调节第一压缩弹簧的弹簧预紧力大小，推动导向轮压紧齿条背面，迫使第一齿轮与齿条的牙齿的下齿面紧密接触。

第一齿轮的竖直方向可以微调：具体的在第一压缩弹簧的作用下销轴可以左右摆动，第一齿轮的位置可上下浮动，通过第一压缩弹簧的压缩、恢复，可以消除第一齿轮的上下浮动量。

在具体实施例子中，调节第一压缩弹簧的弹簧预紧力大小可以通过调节设置在第一压缩弹簧所在的销轴上的螺母15的方式进行。

另外，电机的下板上设置有第二齿轮支架11，第二齿轮支架上设有销轴ii13，销轴ii穿过第二齿轮，位于销轴ii上且在第二齿轮的两侧分别为第二压缩弹簧14及摩擦片10，第二齿轮与齿条啮合，摩擦片设置于第二齿轮一侧，进一步夹紧第二齿轮，辅助夹紧齿轮与齿条的啮合。

由于第一压缩弹簧对第一齿轮所提供的力的方向与所述第二压缩弹簧对第二齿轮所提供的力的方向垂直，因此，通过上下成对齿轮与齿条上下齿面可形成反作用力，消除齿轮齿条跨距正误差间隙，通过一定的调整第一压缩弹簧预紧力来调整反作用的大小，第一齿轮与第二齿轮跨距间距为正误差时，第一压缩弹簧的弹簧力消除齿轮与齿条齿面间隙，第一齿轮与

第二齿轮跨距间距为负误差时，超过第一压缩弹簧预紧力，第一压缩弹簧被压缩，连杆机构带动第一齿轮微微下移，通过微小的第一压缩弹簧的压缩变形来补偿齿轮齿条跨距负误差，以免齿轮卡死。

第二齿轮沿齿条方向固定和齿条啮合，第一齿轮通过铰接连杆和齿条啮合；齿条牙齿背面装有导向轮组件，沿齿条牙齿背面跟随第一齿轮滚动，为第一齿轮提供背压力。背压力是由第一压缩弹簧提供，通过调节第一压缩弹簧预压力大小，推动滚轮压紧齿条背面，迫使第一齿轮与齿条的牙齿的下齿面紧密接触，同时迫使第二齿轮的与齿条的牙齿的上齿面紧密接触，这样整个机构的齿轮齿条间就形成无间隙啮合、传动。第一齿轮与第二齿轮跨距间距为正误差时，第一压缩弹簧预压力消除齿轮与齿条齿面间隙，第一齿轮与第二齿轮跨距间距为负误差时，第一压缩弹簧被压缩，连杆机构带动第一齿轮微微下移，以免齿轮卡死。

在另一实施例子中，在垂直于齿条与第一齿轮啮合面的垂直面上，即齿条的一个侧面上还设有导向轮i5，导向轮i5固定在导向轮i支架19上，导向轮i支架固定在电机的上板7 上，导向轮i5可沿着齿条的侧面滚动，保证电机运行导向更准，震动小。

为了更清楚的说明本申请技术方案，下面结合该机构的工作原理说明是如何消除齿轮齿条间隙的，具体的，如图6所示，L为齿条的固定间距，L1为第一第二齿轮的间距。当齿轮齿条的加工精度完全啮合的严丝合缝，无间隙，无误差时，L＝L1，但由于加工精度影响，每个齿轮及齿条的齿间距或多或少存在误差，实际上L≠L1。这就导致第一第二齿轮与齿条啮合时依然存在上下方向的啮合间隙，导致齿轮齿条啮合时，依然有震动，电机沿齿条运动时仍然会滑落。本方案在实施例子中的第二齿轮相对电机而言是上下位置固定的。当L1小于L 时，铰链机构的铰链连杆与连杆座会被拉直，来补偿L1小于L的负间隙，此时导向轮ii两侧的第一压缩弹簧被压缩；当L1大于L时，铰链机构的铰链连杆绕连杆座的销轴旋转一定角度，缩短第一齿轮与电机的高度差，来补偿L1大于L的差值，此时导向轮ii两侧的第一压缩弹簧由压缩状态伸展。由此可见，整个齿轮夹紧机构中，水平方向的压缩弹簧通过压缩，伸展，实现横向拉紧或推开铰链连杆，进而实现第一齿轮位置的上下调整，实时补偿L1与L的差距。

本公开的另一典型的实施例子还提供了一种拉力机，所述拉力机包括齿轮齿条传动机构，所述齿轮齿条传动机构采用上述齿轮齿条消除间隙的机构，拉力机的其余结构部分为现有技术，此处不再详细说明。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

设计图

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