齿轮范成实验

实验三齿轮范成实验
一、实验目的
1.掌握用范成法加工渐开线齿轮的基本原理，观察齿廓渐开线及过渡曲线的形成过程;
2.熟悉渐开线齿廓的基本特征，掌握齿轮各部分的名称及基本尺寸的计算;
3.了解渐开线齿轮齿廓的根切现象和用变位法避免根切的方法;
4.分析比较标准齿轮与变位齿轮齿形的异同。

二、实验量仪说明
1 . CFY-C型齿轮范成仪。

齿轮范成仪结构如图2-12所示，圆盘6代表被切削加工的齿轮毛坯，平放在底座5上，代表齿条刀具的齿条1的模数
m=20mm ( 10 ) ;z=10,(20)，压力角=20°，通过螺钉安装在基座上。

齿条刀具的齿根高和齿顶高均为1.25mm，齿顶上端0.25m处不是直线，而是圆弧，用于加工齿轮齿根部分的过渡曲线。

毛坯3面上的齿轮4与范成仪滑板齿2啮合，保证了毛坯的分度圆沿着齿条刀具的分度线作无滑动的纯滚动。

2、铅笔、橡皮、剪刀、圆规、三角尺、绘图纸(学生自备)
图2-12 CFY_C型齿轮范成仪
1-齿条刀具; 2- 滑板齿; 3- 齿轮坯; 4- 齿轮;5-底座;6--圆盘;7-压紧螺母;8--小轴;9-螺母
-对渐开线齿轮(或齿轮和齿条)啮合传动时，两轮的齿廓曲线互为包络线(齿轮啮合原理)。

范成法就是利用这一原理来加工齿轮的。

用范成法加工齿轮时，一个轮为齿条的刀具，另一轮为待加工齿轮的轮坯。

刀具与轮坯都安装在机床.上，在机床传动链的作用下，刀具与轮坯按作定传动比作回转运动，同时，刀具还一-边作径向进给运动(直至全齿高)，另一边沿轮坯的轴线作切削运动，这样刀具的刀刃就可切削出待加工齿轮的齿廓。

由于在实际加工时看不到刀刃包络出齿廓的过程，故通过齿轮范成实验来表现这一过程。

在实验中所用的齿轮范成仪相当于用齿条刀具加工齿轮的机床，待加工齿轮的纸坯与刀具模型都安装在范成仪上，由范成仪来保证刀具与轮坯的对滚运动(待加工齿轮的分度圆线速度与刀具的移动速度相等)。

对于在对滚中的刀具与轮坯的各个对应位置，依次用铅笔在纸上描绘出刀具的刀刃廓线，每次所描下的刀刃廓线相当于齿坯在该位置被刀刃所切去的部分。

这样我们就能清楚地观察到刀刃廓线逐渐包络出待加工齿轮的渐开线齿廓。

形成轮齿切削加工的全过程。

四、实验步骤
1.齿轮坯纸的剪切:沿圆中心线对折成1/4，正变位齿轮在上方，沿齿顶圆边沿5mm外剪掉多余部分
2.标准齿轮的绘制
(1)松开螺母，取下压板，将轮坯纸放在圆盘上，轮坯纸上x=0的区域转到下方正中。

(2)调节齿条，使刀具标线对准滑板两侧标尺上的0线，此时刀具中线与轮坯分度圆相切，然后旋紧旋钮及螺母。

(3)切制”齿廓。

先将溜板推向左端，然后用左手将滑板向右推进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“V”表示)
3.正变位齿轮的绘制
(1)松开旋钮，将轮坯纸旋转120°，使纸坯.上印好的x=0.5的区域位于下方正中，旋紧旋钮。

松开螺母，将齿条刀具远离轮坯中心xm距离，其数据可在标尺.上读出，然后将螺母拧紧。

(2)重复标准齿轮绘制方法的第(3)步骤。

4.负变位齿轮的绘制
正变位齿轮基本相同，其不同的是将齿条刀具向着轮坯中心移动|xm|距离
5.绘制完毕后取下图纸，并将范成仪恢复到最初状态。

1.按照_上述过程绘制出的标准齿轮、正变位和负变位齿轮轮廓形状如图2-13所示，其中阴影部分为齿槽，实际加工时将被切掉。

名称 符号 计算公式 标准齿轮 正变位齿轮 负变位
齿轮
齿数 Z 10 10 10 模数 m 20 20 20 变位量
xm
0 +5 -5 分度圆直径 d d=mZ
200 200 200 基圆直径
b d b d =dcos α 187.9 187.9 187.9 齿顶圆直径
a d
a d =d+2(h *a +x)m
220 230 210 齿根圆直径 f d
f d =d-2(h *a +*c -x)m
175 185 165 分度圆齿距 p p=Π·m
20Π 20Π 20Π 齿顶高
a h a h =*h a m+xm
20 25 15 齿根高
f h
f h =(*h a +*c -x)m
12.5
7.5
17.5
从齿廓图上量出下列参数 分度圆齿厚 S S=Πm/2+2xmtga
10Π 15.04 27.76 齿顶圆齿厚
12 8
15 齿根圆齿厚 31 28 20 是否根切
是
否
是
六、思考题
1、不相同。

虽然相同齿轮参数的齿廓，是同一基圆形成的渐开线，但是，正变位的齿轮齿廓，是比标准齿轮齿廓的渐开线，更靠外，远离齿轮的部分，因此，正变位齿轮的齿廓，渐开线曲率比标准齿轮的更小些、曲率半径更大些。

因此，二者是不相同的。

2、渐开线齿轮传动时，齿轮A的齿顶与啮合线的交点超过被切齿轮的极限啮合点时，被切齿轮齿根的渐开线齿廓被切去一部分的现象叫根切。

根切一般出现在齿数比较少的情况下，为了防止根切在加工齿轮时将齿轮根部的渐开线切出一个圆角，或者采用变位齿轮。

用范成法加工齿轮时，如果齿轮的齿数太少，会发生根切现象。

根切产生的原因是：刀具的齿顶线与啮合线的交点超过了理论啮合线的极限点N1。

避免根切的措施：
1、使被切齿轮的齿数多于不发生根切的最少齿数。

2、减小齿顶高系数ha*或加大刀具角α。

3、变位修正法。

3、齿厚减小，根切可能性增加；节圆直径减小，啮合中心距减小。

4、因为，齿条型刀具的齿顶高是切出齿轮齿根高那部分的，所以齿条型刀具的齿顶高
必须是（ha*+c*)m 。

齿条型刀具的齿根高是切出齿轮齿顶高那部分的，刀具需预留出与齿轮齿顶之间的间隙，
所以，齿条型刀具的齿根高也要等于（ha*+c*)m 。

5、用齿条刀具加工标准齿轮时，刀具的分度线（齿厚等于齿槽宽的那条线）与轮坯齿轮分度圆相切，并且做纯滚动。

6、不论是标准齿轮还是变位齿轮（不论齿轮是否变位），齿距不变！
和标准齿轮相比，正变位齿轮，分度圆齿厚增加，齿槽宽减少，齿顶高增加、齿根高减少，齿顶厚减少、齿根厚增加，和基园齿厚增加。

负变位齿轮与正变位齿轮，正好相反。