齿轮范成实验

实验二齿轮范成实验

实验项目名称：齿轮范成实验

实验项目性质：验证性

所属课程名称：机械原理

实验计划学时：2学时

一、实验的目的

通过本实验的学习，使学生掌握用范成法加工渐开线齿轮的基本原理，观察渐开线齿轮齿廓曲线的形成过程。了解渐开线齿轮齿廓的根切现象和用径向变位避免根切的方法。分析比较标准齿轮与变位齿轮齿形的异同。为后续齿轮传动设计计算奠定基础。

二、实验内容和要求

1）根据给定A、B、C数据，利用齿轮范成仪模拟范成法加工渐开线标准齿轮和变位齿轮轮齿的过程。

（2）对标准齿轮、变位齿轮的齿廓进行比较。

（3）测定齿轮各部分几何尺寸和参数的关系。

三、本实验的基本原理和方法

范成法是利用一对齿轮（或齿轮齿条）互相啮合的原理来加工齿轮的。加工

时，其中一轮为刀具，另一轮为轮坯。刀具与轮坯在机床链作用下一方面作定传动

比传动，完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样。另一方面作径向进给运动并沿

轮坯的轴向作切削运动，这样切出的齿廓就是刀具刀刃在各个位置的包络线。若用

渐开线作为刀具的齿廓，可以证明其所包络出来的齿廓也是渐开线。现在用齿条渐

开线（基因半径为无限大时渐开线为一倾斜直线）齿廓加工齿轮，那么刀具刀刃在

各个位置的包络线就是渐开线，即加工出的齿廓为渐开线齿廓．因为在实际加工

时，我们看不清刀刃形成包络轮齿的过程，所以通过齿轮范成仪来表现这一过程，

用铅笔将刀具刀刃的各个位置描绘在轮坯纸上，这样我们就能清楚地观察到轮齿范

成的过程。

在形成过程中，为了能形成被加工齿轮的径向间隙，刀具的齿顶高应加高。

即：ha=（ha*+c*）m，如图 2-1所示。

图2-1 标准齿条刀具参数示意图

四、实验主要仪器设备和材料及其基本工作原理

1、齿轮范成仪一台；

2、A3图纸一张，剪成直径为300mm左右的圆形，中心挖一个直径为42mm的孔；

3、普通测量尺及圆规、铅笔、量角器、橡皮、剪刀（学生自备）

范成仪结构如图2-2所示，由机座1，扇形盘2，旋钮3，齿条刀4，溜板5，螺母6等组成。机座上有两孔为O1和O2，扇形盘可绕轴心(大扇绕O1，小扇O2)转动，扇形盘上装有扇形齿轮，溜板上装有齿条，它与扇形齿轮相啮合，在扇形齿轮的分度圆与溜板齿条的节线(分度线)上刻有数字，移动溜板时可看到它们一一对应，即表示齿轮的分度圆与齿条的节线(分度线)作纯滚动。把一个分度圆直径与扇形齿轮的分度圆直径相等的待加工齿轮的纸坯固联在扇形盘上，把齿条型刀具固联在溜板上，随着扇形齿轮与溜板齿条的啮合传动，轮坯的分度圆与齿条型刀具的某条节线作纯滚动。旋钮3是用来固定纸坯的，螺母6可把齿条刀具固联在溜板上，松开螺母后可调整刀具与轮坯的相对位置。如果齿条刀具的中线与轮坯的分度圆相切(此时刀具的标线与溜板两侧标尺的“O”线对齐)，范成出标准齿轮的齿廓。如果改变齿条刀具与轮坯的相对位置，即刀具的中线与轮坯的分度圆不相切，有一段距离(距离xm值可在溜板两侧的标尺上直接读出)，则可按移距变位值的大小及方向分别范成出正变位齿轮或负变位齿轮。

图2-2 齿轮范成仪

五、实验步骤

1．按照指导教师的要求剪好轮坯纸。

2．标准齿轮的绘制。

(1)松开螺母6及旋钮3，将轮坯纸放在刀具下面，且在圆盘上面，然后旋上旋钮3，此时暂不要旋紧，将轮坯纸上已画好的X=O 的区域转到下方正中。

(2)调节齿条插刀，使刀具标线对准溜板两侧标尺上的O线，此时刀具中线与轮坯分度圆相切，然后旋紧旋钮3及螺母6。

(3)开始“切制”齿廓时，先将溜板5推向左端，然后用左手将溜板向右推进2-3mm，右手用铅笔在轮坯纸上描下刀具刀刃齿廓。随后依此重复，直到刀具推到右端为止，轮坯上所描下的一系列刀具齿廓所包络出的曲线就是渐开线齿形。最后用铅笔钩下一个你认为是完整的齿形(即用“)。可参考图2-3 。

图 2-3 标准齿形

3．正变位齿轮的绘制

(1)松开旋钮3，将轮坯纸旋转120°，使纸坯上印好的X=0。5的区域位下方正中，旋紧旋钮3。松开螺母6，将齿条刀具远离轮坯中心xm距离，其数据可在标尺上读出，然后将螺母6拧紧。

(2)重复标准齿轮绘制方法的第(3)步骤。

4．绘制完毕后取下图纸，并将范成仪恢复到原状态。（将自己的废纸屑带走，保持实验室的清洁）

六、实验报告要求

本实验所用的范成仪中齿条刀具模数m有2种，m=8，m=20，压力角α=20º；齿顶高系数h*a =1；顶隙系数c*=0。25；

数据是：A、m=8 Z=30 χ＝0

B 、m=20 Z=12 χ＝0；

C、m=20 Z=12 χ＝+0。5。

实验时每个同学须完成以下内容：

1．范成标准齿轮A、B绘制

2．范成变位齿轮C

实验前预习教材中第十章的内容，做如下准备工作：1．根据所选数据组中齿条刀具的模数和被切齿轮的齿数，计算出被切齿轮的分度圆直径，以及标准齿轮和正、负变位齿轮（可取正变位系数χ＝±0。5）的基圆、齿顶圆及齿根圆直径，移距xm=0。5×20=10mm。

2．将图纸分为互成120°的三个区域，分别按上述计算尺寸在三个区域内画出分度圆，以及标准齿轮和正变位齿轮的齿顶圆、齿根圆和基圆，在相应区域标上A、B、C。并将图纸剪成直径为300mm左右的圆形，中心挖一个直径为42mm的孔，作为本实验用的“轮坯”，相当于三个齿轮的轮齿加工演示做在同一个轮坯。

渐开线齿轮范成实验实验报告

（齿轮范成图贴在背面，在切制出的三个齿轮上分别标明分度圆半径r、齿顶圆半径r a，基圆半径r b、齿根圆r f、分度圆齿厚s、分度圆齿槽宽e的值。）