1. 目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1齿轮消隙和轴间变中心距研究的目的和意义

随着社会和科技技术的发展，高速度、高精度成为现代机械传动的发展趋势。齿轮传动作为机械传动的重要形式，在高精度传动领域的应用十分广泛。而在齿轮啮合的齿廓设计时存在间隙。这种间隙在齿轮啮合传动时，有利于啮合齿廓之间形成润滑油膜，降低轮齿间摩擦力，减少对轮齿的危害，提高齿轮的使用寿命，也有利于避免因轮齿摩檫发热膨胀而卡死^【1】。但是侧隙又是产生齿轮副回差的主要根源，对伺服系统精度指标影响很大。因此在齿轮传动系统设计时，在齿轮传动啮合过程中实现自动消除侧隙，将能有效控制空程误差，大大提高传动精度，对机械加工制造具有重要意义^【2】。

而关于齿轮可调中心距在理论上进行研究丰富了齿轮机械传动系统的传统布局设计方法，为设计者可提供新型设计思路。并且在实际生产过程中研究可调中心距齿轮传动系统不仅可以提高系统的工作柔性和加工灵活多样性，而且避免了装拆过程中的机械损伤和疲劳和成本预算等^【3】。

1.2国内外研究现状

1.2.1齿轮消除侧隙的研究

在现代机械传动系统上应用的消除齿轮传动消隙的方法研究中，主要有以下几种典型结构：1.偏心轴套调整法2.斜齿轮轴向垫片调整法3.轴向弹簧调整法^【4】。

上述前两种调整方法由于其结构简单，传动刚度较高，所以在数控机床的传动系统中应用还是比较广泛的。但由于其属于刚性调整，调整后的齿轮侧隙不能自动进行补偿，要严格控制齿轮的齿厚及齿距公差^【5】。而第三种方法适用于微量范围的消隙场合，局限性较大。

因此，现代生产制造过程中对于齿轮消隙的结构设计研究，有如下几种。例如双齿轮片、弹簧组合消隙^【6】：图２为双齿轮片、弹簧组合消隙机构的消隙原理图。该机构是利用弹簧将固定齿轮与活动齿轮３组合在一起，并同时与齿轮４啮合，其中固定齿轮２与轴固定，活动齿轮３空套在固定齿轮２上形成浮动齿轮。当与齿轮４啮合传动时，齿轮４的啮合处正反齿面与固定齿、活动齿轮３在弹簧１拉紧力作用下紧紧贴合，从而实现消除齿轮副传动侧隙的目的。

另外双电机组合消隙：如图３所示，用相同的两台电机分别带动两套完全相同的减速机构及末级齿轮，同时啮合主轴大齿轮传动。通过电气控制，使主轴大齿轮在启动和换向的过程中始终受到偏置力矩的作用，两个末级小齿轮分别贴紧主轴大齿轮两个相反的啮合面，使主轴大齿轮不能在齿轮间隙中来回摆动，实现无回差反转，从而达到消除间隙、提高系统精度的目的。

1.2.2齿轮变中心距传动的研究

对于传统齿轮传动，常常利用正负变位^【7】来调整齿轮中心距。而关于可调中心距的设计，针对不同场合下的应用条件，不同的设计研究方法也相继被提出并结合到实际生产中。杭州某企业发明公开了一种中心距无级可调的大功率圆柱齿轮综合性能试验台^【8】。试验台通过液压摆动缸和弹性联轴器在多级轴间传动的结合，利用液压胀套避免了轴系在轴承座的反复拆装,能够满足长期频繁试验的需要。除此之外还有一种通用中心距可调齿轮传动多轴头^【9】。该装置的特点是在机座上设有安装中间轴和支承件的支承结构,中间齿轮内有轴承,中间轴支承在轴承上,工作轴支承在支承件上。工作轴和中间轴的安装位置可调,从而使工作轴的中心距可调。另外，有将四个齿轮顺序排列，相邻两个齿轮间通过联板连接在一起，相互啮合，通过改变相邻联板间的角度，可以改变首末两轮间的中心距。将首末两轮分别装配在两个传动轴上，就构成了一个中心距可调的齿轮传动装置设计^【10】。与此同时涉及一种变中心距齿轮传动装置^【11】，包括机架，特征是：在所述机架上安装上辊轴和下辊轴，上辊轴通过上支撑轴承安装在机架上，下辊轴通过下支撑轴承安装在机架上，在所述上辊轴和下辊轴上分别装配上压辊和下压辊；在所述上辊轴上设有上齿轮，在下辊轴上设有下齿轮，上齿轮和下齿轮啮合；在所述上支撑轴承上安装可调节上支撑轴承上下位置的调整机构。所述调整机构包括与上支撑轴承连接的调整杆，调整杆通过紧固螺栓与机架固定来实现中心距的调整。针对不同的场合和加工条件，所提出的设计方案和手段也存在差异。

2. 研究的基本内容与方案

2.研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1研究的目标

本次设计主要通过对齿轮的消隙原理和具体方法进行分析研究，设计出一种可以实现传动过程中自动消隙的齿轮机构的结构。在满足这一条件下，对两轴之间的齿轮传动的中心距在不改变齿轮传动比的情况下进行连续调节提出一种解决方案，从而实现变中心距的可调消隙齿轮传动系统的设计目标。

2.2研究的基本内容

基于研究目标所提出的的研究内容，主要包括以下几个方面：

1.以柔性弹簧为基础，通过弹簧和齿轮机构共同作用^【12】，对齿轮啮合传动过程消隙确定基本原理方案。

2.对齿轮啮合传动消隙结构进行参数设计和计算并初步确定。

3.设计变中心距机构，对传动系统的齿轮系各项参数进行初步计算。