齿轮范成原理实验

齿轮范成原理实验

实验指导书

一、实验目的

1.掌握范成法切制渐开线齿轮的原理，观察齿廓形成的过程。

2.了解渐开线齿轮产生根切的原因、现象和避免根切的方法。

3.分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。

二、设备及工具

1.齿轮范成仪

2.工具：剪刀

3.自带工具：圆规、三角尺、铅笔（HB）、橡皮、裁好直径230mm圆形图纸一张。

三、原理和方法

1.原理

范成法是利用一对齿轮相互啮合时，齿轮齿廓互为包络线的原理来加工轮齿的。加工时，其中一轮为刀具，另一轮为轮坯，他们仍能保持固定的角速比转动，完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样，同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动。这样切制得到的齿轮齿廓就是刀具刀刃在各位置的包络线。今若用渐开线作为刀具齿廓，则其包络线也必为渐开线。由于实际加工时，看不到刀刃在各个位置形成包络线的过程，所以在实验中用齿轮范成仪来实现轮坯与刀具间的传动过程并用铅笔将其记录在纸上，这样我们能清楚地观察到齿轮范成的过程。

2.齿轮范成仪（图6-1）

圆盘1绕底座5的轴线回转。纵拖板2与齿轮圆盘3做纯滚动。

齿条中线

机床节线

图6-1 齿轮范成仪示意图

1.圆盘

2.齿条纵拖板

3.齿轮分度圆

4.齿条刀具

5.底座

6.螺钉

7.压环 8.调节螺钉

圆盘与纵拖板为齿轮齿条传动。因此两者之间为无滑动的纯滚动。圆盘上放纸相当于轮坯。齿条刀具由两个螺钉8与纵拖板相联接，可以使齿条刀具的中心线移近或远离轮坯的中心。如果当刀具4上的刻度对准“0”时，即齿条刀具的中心线对准机床节线并与分度圆相切时，为切制标准齿轮时刀具的位置；当刀具的中心线远离轮坯中心，即使中线以上的任一分度线与机床节线对准并与轮坯分度圆相切作纯滚动时，为切制正变位齿轮时刀具的位置；反之则为切制负变位齿轮时的位置。

3.齿轮范成仪参数

刀具：25.0 1 20 ,20=*=*==c h mm m a α 轮坯：分度圆直径mm d 160=，故齿数8==

m

d

z 四、实验内容

绘制：1.标准齿轮（根切齿轮）

2.修正齿轮（正变位齿轮）

五、实验步骤

1.预备工作

1）计算：根据下面公式及上面规定的参数算出标准齿轮及正变位齿轮的 d 、 a d 、f d ，变位齿轮参数计算公式：

m

x d d m x d d a f )22()25.2(++=--=

当计算标准齿轮尺寸时，可取上式中0=x ，当切制正变位齿轮时x 的取值为：

17

)

17(min z x -=

。要想使被切齿轮不发生根切，理论上必须取min x x ≥。由于所切齿数越少时，x 取值越大，被切的齿轮齿顶越尖，以至无法使用，故我们规定x 取值：

min max x x ≥（8=z 时，齿顶变尖的565.0max =x ）。

2）绘图：将所带的图纸从中间画上中心线分成两部分。然后将计算的标准及变位齿轮的d 、a d 、f d 分别画在各半边图纸上。

3）裁剪：用剪刀沿着齿顶圆将外围剪去，在图纸上只剩下两个画出r 、a r 、f r 的半圆，如图6-2所示。

图6-2 图纸裁剪及辅助线绘制示意图

2.绘制标准齿轮

1）将剪好的图纸压紧在圆环下，注意图纸中心与圆盘中心对正，并将所画图的标准齿轮半圆部分对准刀具。

2）松开螺钉8使刀具上刻度线对准两侧“0”刻度。

3）将纵拖板2拖到左边或右边的极端位置，用削尖的铅笔沿齿条刀具齿廓画下该齿廓在图纸上的投影线，然后转动圆盘使齿条移动一个单位距离（以钢珠响一次为一单位），再用铅笔描下刀具齿廓的投影线，继续重复下去，直至在图纸上形成2至3个完整的齿形为止。轮坯上的包络线就是被根切齿轮的齿廓。

3.绘制修正齿轮

1）将图纸取下转动一个角度，按标准齿轮方法将变位齿轮部分图纸装好。

2）将齿条刀具远离中心方向移动，使两刻度线对准所移动的移距即可（x 与m 的乘积为移距）。

3）制齿步骤同标准齿轮。

六、分析与讨论：

1．齿条刀具的齿顶高和齿根高为什么都等于m c h a )(*+*？

2.我们在绘制标准齿轮时会发生什么现象？这是为什么？怎样避免？在图中画出根切部分。

3.比较用同一齿条加工的标准齿轮与变位齿轮的几何参数：m 、α、r 、b r 、a h 、f h 、

s 、b s 、a s 、f s 哪些变了？哪些没变？为什么？

齿轮范成原理

实验报告

姓名： 班级： 学号：

一、原始数据

刀具：25.0 1 20 ,20=*=*==c h mm m a α 轮坯：分度圆直径mm d 160=

二、齿轮几何参数计算

三、分析与讨论

1．齿条刀具的齿顶高和齿根高为什么都等于m c h a )(*+*？

2.我们在绘制标准齿轮时会发生什么现象？这是为什么？怎样避免？在图中画出根切部分。

3.比较用同一齿条加工的标准齿轮与变位齿轮的几何参数：m 、α、r 、b r 、a h 、f h 、

s 、b s 、a s 、f s 哪些变了？哪些没变？为什么？

4．齿廓图（附上）：