实验三齿轮范成原理实验

实验三齿轮范成原理实验
一、实验目的
1、掌握范成法加工渐开线齿轮的基本原理；
2、了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免跟切的方法；
3、分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。

二、实验预习内容
1、齿轮啮合的基本理论；
2、齿轮的加工方法。

三、设备和工具
1、齿轮范成仪，参见图3-1
2、圆规；
3、三角尺；
4、图纸；
5、铅笔。

四、齿轮加工原理和方法
齿轮加工的方法基本上有两种——范成法和仿形法。

由于范成法可以用一把刀具加工出不同齿数和变位系数的渐开线齿轮，同时具有较高的精度，故以范成法应用最广泛。

范成法是利用一对齿轮相互啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的。

加工时其中一个为刀具，另一个为轮坯，它们和一对真正的齿轮相互啮合传动一样，保持固定的角速比传动，同时刀具还沿着轮坯的轴线做切削运动，这样得到的齿轮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，则包络线必为渐开线。

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，故通过齿轮范成仪来实现轮坯与刀具间的传动过程，并用铅笔将刀具刀刃的各个位置描绘在图纸上，这时我们就能清楚地观察到齿轮范成的过程。

本实验所用的刀具为齿条刀具：压力角α=20o、模数m=20毫米、齿顶高系数h a=1、径向间隙系数c*=0.25、被加工齿轮的分度圆直径d=200mm。

范成仪的构造如图3-1所示：圆盘1绕其固定轴心O转动。

在圆盘下面的盘缘刻有凹槽，槽内绕有钢丝2，钢丝绕在槽内以后，其中心线所形成的的圆应等于被加工齿轮的分度圆。

钢丝的一端固定在横滑板3上的a处，另一端固定在b 处。

横滑板可以在机架上沿水平方向移动，通过钢丝的作用使圆盘相对于横滑板作无滑动滚动，保证了固定角速比传动，即v=rω。

刀具5是由螺钉6固定在横滑板上3上，放松螺钉可使刀具相对于横滑板上下移动，从而可调节刀具中线至轮坯中心的距离。

模拟齿轮的加工过程，首先将刀具推到左方的极限位置，并在图纸上用削尖的铅笔描出齿条刀具的齿形，这就相当于刀具在此位置切削一次留下的刀痕。

再将齿条刀具由左向右推过很小一段距离，此时压紧在圆盘上的图纸将随之转过一定的角度，并用铅笔描出该位置上刀具刀刃形状。

认真描出刀具在各个位置上的齿形，直到描出2-3个完整的齿形为止。

图3-1 齿轮范成仪示意图
五、实验步骤
要求绘制一个标准齿轮（x=0）和一个变位齿轮（x≠0）。

1、绘制标准渐开线齿轮（x=0）
1）根据已知的分度圆直径d=200mm，计算出基圆直径d b、齿顶高h a、齿顶圆直径d a、齿根圆直径d f和分度圆齿厚s，并填入表3-1；
表3-1 标准齿轮尺寸计算
2）将图纸安装在圆盘上面，并在其上面画出齿轮的分度圆、基圆、齿顶圆和齿根圆；
3）调整齿条刀具，使齿条刀具的中线与被切齿轮的分度圆相切，而后描绘出2-3个完整的齿形；
4）测量分度圆齿厚s和齿间e，并与计算结果加以比较。

2、绘制变位齿轮（x＞0）
1）计算出变位系数x和变位量xm，并填入表3-2，x的选择应使齿轮没有根切现象，即
*min min
min
()a h z z x x z -≥=
2）计算出齿轮的基圆直径d b 、齿顶高h a 、齿顶圆直径d a 、齿根圆直径d f 和分度圆齿厚s ，并填入表3-2；
3）将图纸装在圆盘上，并将d 、d b 、d a 绘在图纸上；
4）调整齿条刀具的位置，使齿条刀具的中线离开与被切齿轮的分度圆，并相距xm 的距离，而后描绘出2-3个完整的齿形；
表3-2变位齿轮尺寸计算
六、实验报告内容 1、实验目的；
2、实验设备及切削刀具的主要参数：m 、α、h *a 、c *；
3、被加工齿轮的齿数及主要几何尺寸d 、d b 、h a 、d a 、s （分标准渐开线齿轮和变位渐开线齿轮两种情况）；
4、实验结果分析：
比较标准齿轮和变位齿轮的齿形有什么不同并分析其原因，那些尺寸发生变化，并分析其原因？将结论填入下表。