齿轮范成实验指导书

实验四渐开线齿廓的范成实验

一、实验目的和要求

1、掌握用范成法加工渐开线齿轮的基本原理，观察齿廓渐开线部分及过渡曲线部分的形成过程。

2、通过观察齿条型刀具范成渐开线齿廓的过程,了解渐开线齿轮的根切现象、齿顶变尖现象以及用变位修正来避免根切的方法。

3、建立变位齿轮的基本概念,分析、比较标准齿轮和移距变位齿轮的异同点。

二、实验设备

(1）齿轮展成仪。

（2）钢直尺、圆规、剪刀。

（3）铅笔、三角板、绘图纸。

三、实验原理

齿轮在实际加工中，看不到轮齿齿廓渐开线的形成过程。本实验通过齿轮展成仪来实现轮坯与刀具之间的相对运动过程，并用铅笔将刀具相对轮坯的各个位置记录在图纸上，这样就能清楚地观察到渐开线齿廓的展成过程。齿轮展成仪所用的刀具模型为齿条插刀，仪器构造如图4-1所示。

图4-1 齿轮展成仪结构示意图

1—托盘；2—轮坯分度圆；3—滑架；4—支座；5—齿条（刀具）；

6—调节螺旋；7、9—螺钉；8—刀架；10—压环

绘图纸做成圆形轮坯，用压环10固定在托盘1上，托盘可绕固定轴O转动。代表齿条刀具的齿条5通过螺钉7固定在刀架8上，刀架装在滑架3上的径向导槽内，旋转螺旋6，可使刀架带着齿条刀具相对于托盘中心O作径向移动。因此，齿条刀具5既可以随滑架3作水平左右移动，又可以随刀架一起作径向移动。滑架3与托盘1之间采用齿轮齿条啮合传动，保证轮坯分度圆与滑架基准刻线作纯滚动，当齿条刀具5的分度线与基准刻线对齐时，能展成标准齿轮齿廓。调节齿条刀具相对齿坯中心的径向位置，可以展成变位齿轮齿廓。

四、实验步骤

（1）展成标准齿轮

①根据所用展成仪的模数m和托盘中心至刀具中线的距离（轮坯分度圆半径r），求出被加工标准齿轮的齿数z，齿顶圆直径a d，齿根圆直径f d和基圆直径b d。

②在一张图纸上，分别以a d、f d、b d和分度圆直径d画出4个同心圆，并将图纸剪成直径为a d的圆形轮坯。

③将圆形纸片（轮坯）放在展成仪的托盘1上，使二者圆心重合，然后用压

环10和螺钉9将纸片夹紧在托盘上。

④将展成仪上的齿条5的中线与滑架3上的标尺刻度零线对准（此时齿条刀具的分度线应与圆形纸片上所画的分度圆相切）。

⑤将滑架3推至左（或右）极限位置，用削尖的铅笔在圆形纸片（代表被加工轮坯）上画下齿条刀具5的齿廓在该位置上的投影线（代表齿条刀具插齿加工每次切削所形成的痕迹）。然后将滑架向右（或左）移动一个很小的距离，此时通过啮合传动带动托盘1也相应转过一个小角度，再将齿条刀具的齿廓在该位置上的投影线画在圆形纸片上。连续重复上述工作，绘出齿条刀具的齿廓在各个位置上的投影线，这些投影线的包络线即为被加工齿轮的渐开线齿廓。

⑥按上述方法，绘出2~3个完整的齿形，如图4-2所示。

图4-2 标准渐形线齿轮齿廓的展成过程

（2）展成正变位齿轮

①根据所用展成仪的参数，计算出不发生根切现象时的最小变位系数min x 。然后确定变位系数x （min x x ），计算变位齿轮的齿顶圆直径a d 和齿根圆直径f d （a d 和f d 由指导教师计算）。

②在另一张图纸上，分别以a d 、f d 、b d 和分度圆直径d 画出四个同心圆，并将图纸剪成直径为a d 的圆形轮坯。

③同展成标准齿轮步骤③。

④将齿条5向离开齿坯中心O 的方向移动一段距离xm 。

⑤同展成标准齿轮步骤⑤。

⑥同展成标准齿轮步骤⑥，绘出的齿廓如图4-3所示。

图4-3 正变位渐形线齿轮齿廓的展成过程

五、注意事项

（1）本实验最好选用模数较大（15m mm ≥）而分度圆较小的展成仪，使齿数z ≤10，以便在展成标准齿轮齿廓时能观察到较为明显的根切现象。

（2）代表轮坯的纸片应有一定厚度（用70g 以上纸），纸面应平整无明显翘曲，以防在实验过程中顶在齿条5的齿顶部。为了节约实验时间与纸片，亦可将标准齿轮与变位齿轮的轮坯以直径为界画在同一张纸上使用。

（3）轮坯纸片装在托盘1上时应固定可靠，在实验过程中不得随意松开或重新固定，否则可能导致实验失败。

（4）在做实验步骤⑤时，应自始至终将滑架从一个极限位沿一个方向逐渐推动直到画出所需的全部齿廓，不得来回推动以免展成仪啮合间隙影响实验结果的精确性。

六、思考题

（1）产生根切现象的原因是什么？如何避免？

（2）齿廓曲线是否全是渐开线？

（3）变位后齿轮的哪些尺寸不变？轮齿尺寸将发生什么变化？