实验一 齿轮范成原理

实验一齿轮范成原理

一、目的

1. 掌握用范成法切制渐开线齿廓的基本原理，了解齿廓曲线的渐开线部分及过渡曲线部分的形成过程；

2. 了解渐开线齿轮的根切现象、齿轮变尖现象及其产生的原因；

3. 了解变位齿轮的切制方法，并比较变位齿轮与标准齿轮的异同点。

二、设备及工具

1. 齿轮范成仪。

2. 3号图纸一张，削尖的铅笔两支，三角板，橡皮，计算器（学生自备）。

三、实验原理

范成法加工渐开线齿廓，是利用一对齿轮（或齿轮与齿条）互相啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来切齿的。如将共轭齿廓中的一个齿廓磨成刀刃（即齿轮刀具），另一为齿轮毛坯，当刀具和齿轮毛坯的分度圆相切并作纯滚动时，齿轮刀具的刀刃就可在齿轮毛坯上切出齿廓。又因为两个任意半径的基圆的渐开线都互为包络线，故可以用任一具有渐开线齿廓的刀具范成加工任意基圆的渐开线齿廓。其中基圆半径为无穷大的齿条刀具的渐开线齿廓最简单，是一条直线，这就是加工渐开线齿轮用的齿条刀具的轮廓。

范成仪上齿条刀具齿廓和被加工齿廓的主要参数见下表：

图2—1是齿轮范成仪的简图，图中1为圆盘，它装在机架4上并绕0点转动，表示被加工齿轮的图纸将固定在此圆盘上。3为溜板，它在机架4的导轨上作水平移动。圆盘1与溜板3用齿轮、齿条联接，以保证溜板与圆盘作相对纯滚动，实验时，代表齿条刀具的有机玻璃模型板2用螺钉装在溜板3上，松开螺钉5即可调整它与被加工齿轮的径向距离。

加工标准齿轮时，应保证齿条工具的中线与被加工齿轮的分度圆相切。加工变位齿轮时，可按变位量xm 调整刀具中线与被加工齿轮中心的距离（其移动的距离xm值可在溜板上的刻度尺读出）。

四、实验步骤

1. 根据所用范成仪的齿条刀具基本参数

和被加工齿轮的齿数Z 、变位系数X ，由齿条刀具加工齿

轮不发生根

切的条件求出最小变位系数X mino

17Z 17

min X -= 分别计算出分度圆直径、基圆直径以及标

准齿轮、变位齿轮的根圆、顶圆直径，并将计算结果填在实验报告表中。

2. 在图纸上作出基圆、分度圆，并把它们分为三等分（即每部分的圆心角均为1200）。为了对心方便，需分别作出这三等分圆心角的角平分线，再作这些角平分线的垂线。然后，分别在这三等分上画出两个标准齿轮（m 1=8mm ，Z 1=20；m 2=16mm ，Z 2=10），一个正移距变位齿轮（m=16mm ，Z=10）的顶圆和根圆。（上述步骤必需在实验之前做好，并按外径φ210、孔径φ36将图纸剪成一穿孔圆纸片，实验时带来。）

3. 把代表轮坯的穿孔圆纸片在对准中心固定在圆盘上，使相应于标准齿轮部分的角平线垂直于齿条刀具的中线，并调节齿条刀具的中线与轮坯分度圆相切。

4. 先“切制” m 1=8mm ，Z 1=20r 的标准齿轮，后“切制”m 2=16mm ，Z 2=10的标准齿轮。开始“切制”齿廓时，将齿条刀具溜板推到最右（或最左）边，然后把溜板3向左（或向右）移动，每移动一个微小的距离（约2～3毫米）时，在图纸上用削尖的铅笔描下刀具刃的轮廓，直到形成2～3个完整的齿为止。

5. 切完m=16mm ，Z=10的标准齿轮后，调整齿条刀具离开轮坯中心，作正移距xm （毫米），再将图纸转到相应于正移距变位齿轮的部分，重复步骤3和4。

6. 比较所得的不同齿数之标准齿轮在分度圆与根圆上的齿厚，并比较标准齿轮和变位齿轮在分度圆上的齿厚、齿间、周节以及齿顶齿厚、根圆、顶圆、分度圆和基圆的相应变化和特点。

[注]若需“切制”负移距变位齿轮，则图纸除应作出基圆、分度圆外，还需画出相应于负移距变位齿轮的顶圆和根圆，“切制”时将齿条刀具调离标准位置，移近轮坯中心，作负移距xm （毫米），重复步骤3和4。

五、思考题

1. 齿轮根切现象是如何产生的?如何避免?在图形上如何判断齿轮是否根切?

2. 齿条刀具的齿顶高和齿根高为什么都等于（x x o c h +） m?

3. 用齿条刀具加工标准齿轮时,刀具和轮坯之间的相对位置和相对运动有何要求?

4. 为什么说齿轮的分度圆是加工时的节圆?