实验二　《齿轮范成原理》实验

一、目的：

1、掌握用范成法制造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根切的办法。建立变位齿轮的基本概念。

二、设备和工具：

1、齿轮范成仪（有两种，但原理一样）。

2、绘图纸、圆规、三角板、剪刀、2－3支2H铅笔。

三、原理：

范成法是利用一对齿轮互相啮合时，其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的。加工时其中一轮为刀具，另一轮为轮坯。它们保持固定的角速比传动。完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样，同时刀具还沿轮坯的轴向做切削运动。由于在实际加工时，看不到刀刃在各个位置形成包络线的过程，故通过齿廓范成仪来实现轮坯与刀具间的传动过程；范成仪所用刀具模型是齿条刀。轮坯用绘图纸代表。传动中，将刀具刀刃的各个位置用铅笔记录在绘图纸上。这样，我们就能清楚地观察到齿轮范成的过程。

四、构造：

范成仪的构造如附图一，轮坯部分结构做成扇形构件4。是模数18mm，齿数17的齿轮的分度圆；另一半圆是模数18，齿数9的齿轮的分度圆，它们一起装在同一轴上，摇动手柄12，可使轮坯前后移动。刀具部分的结构是：模数18的齿条刀用铰链装在变位溜板3上，转动旋钮13可使刀具移动实现变位。变位量可以从刻度尺1读出，变位溜板3又装在啮合溜板11上，在不作变位时，可用旋钮10锁住变位溜板。啮合溜板11是与分度圆作纯滚动。在无变位量时（刻度尺零位对齐）刀具2的分度线（中线）与啮合溜板11的一侧（即与分度圆作纯滚动的一侧）在同一垂直平面上。

五、规格及性能

六、实验步骤：

1、根据你所使用的范成仪的参数，计算出被加工齿轮的主要尺寸d、d_a、d_f、d_b，并将上述四个圆画在一张绘图纸上。

计算最小变位系数X_min及最小变位量（X_min·m）。计算该变位齿轮的d_f、d_a，并将此变位齿轮的齿顶圆及齿根圆，还有分度圆、基圆画在第二张绘图纸上。

将超出被加工齿轮齿顶圆的图纸剪去，以所得的圆形图纸作为被加工齿轮的轮坯。

2、将代表轮坯的图纸放在刀具下，对准齿轮中心后用压板（或压环）压住。

3、若切制标准齿轮，就调节刀具中线，使与被加工齿轮的分度圆相切。

4、开始“切制”齿廓，此时可先移动啮合溜板（或纵拖板），将刀具推至范成仪的一端，使刀具的齿廓退出标准齿轮轮坯的齿顶圆。然后向另一端移动，当齿条刀具切入轮坯时，每当移动一个不大的距离时，即在代表轮坯的图纸上用铅笔描绘出刀具刀刃位置。直到形成一至两个完整的轮齿时为止。注意轮坯上齿廓形成的过程。

5、观察有无根切现象。如有根切，分析其原因（观察刀具的顶线是否超过N₁点，以判断有无根切）。

6、若切制变位齿轮，让刀具中心线与被加工齿轮的分度圆加上变位量（±）画出的圆相切或让刀具齿顶切于被加工变位齿轮的齿根圆。观察有无根切现象，为了便于比较，可换用另一种颜色的笔。

七、思考题：

1、通过实验，说明你所看到的根切现象是怎样的？是由什么原因引起的？避免根切还有别的办法吗？

2、齿条刀具的齿顶高和齿根高为什么都等于？

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？为什么？

4、比较用同一齿条刀具加工出的标准齿轮与变位齿轮的几何参数：，哪些变了？哪些没变？为什么？

八、实验报告要求：

齿廓图范成好后，将各部分尺寸用分规卡准。量出，填在实验结果表中。再将标准正、负变位齿形剪下，将其分度圆、基圆对齐贴在一起，进行齿形比较。

《齿轮范成原理》实验报告

班级　　　　姓名　　　　　实验日期

1、原始数据：

①齿条：       模数m＝　　　毫米           压力角α＝

                     齿顶高系数=                径向间隙系数＝

②齿轮：       齿数Z                                       分度圆半径r＝　　毫米

2、齿轮几何参数计算

3、实验结果

第二篇：实验四 直齿圆柱齿轮范成实验

汕  头  大  学  实  验  报  告

学院:工学院  系:机电系  年级:    姓名:     学号:     组:

实验四  直齿圆柱齿轮范成实验

一、实验目的和要求

（1）掌握渐开线齿廓范成法加工的原理；

（2）了解渐开线标准齿轮根切的原因及避免根切的方法；

（3）比较标准齿轮与（正）变位齿轮齿形的异同点。

二、主要仪器设备

（1）齿轮范成仪；

（2）不同颜色笔；

（3）待加工齿轮毛坯（用图纸剪成）

三、实验原理（齿轮范成加工原理）

齿轮范成法加工是利用一对齿轮互相啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的。加工时其中一轮为刀具，另一轮为毛坯，毛坯与刀具之间仍然保持固定的角速度比运动。它们的对滚运动与一对相互啮合的齿轮的运动完全一样；同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动。这样切制的齿轮的齿廓就是刀具的刀刃在轮坯上各个位置的包络线；若用渐开线作为刀具的齿廓，则其包络线亦为渐开线。由于在实际加工时，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之间的传动过程。

齿轮范成仪是根据用齿条刀具加工齿轮来设计的。齿条刀具节线与齿轮分度圆的相切对滚是靠齿轮齿条啮合来保证的。每移动齿条刀具一个小距离Ｓ，齿轮则转过一个小角度φ，连续进行传动，则齿条刀具廓线将包络出齿轮轮齿廓线。当然，为切出全齿宽,刀具还必须有纵向进刀,但这种进给运动不影响齿轮轮齿廓线的几何形状，故本实验中不涉及到进刀运动。这样我们就能清楚地看到渐开线齿廓形成的过程。

范成仪主要由装卡轮坯（毛坯纸）的大圆盘1、安装齿条刀具的横拖板2及底座3等三部分组成；大圆盘通过其底部的传动齿轮与横拖板底部的齿条啮合传动，保证了轮坯与齿条刀具的对滚运动。

1.大圆盘 2.横拖板 3.底座 4.齿条形刀具 5.压板    

                   图3-1 齿轮范成仪结构图

四、实验内容（附齿廊包络线图纸）

齿条刀具参数为m=20、α=20°、Z=10、h_a^*=1、c^*=0.25时，要求切制z=10的两个齿轮，其中标准齿轮与正变化（不根切）齿轮各一个。

（1）标准齿轮齿坯计算公式（X=0）Z=10

分度圆半径：    r = m Z / 2

基圆半径：      r _b = r cosα

齿根圆半径：    r _f = m [ Z - 2 (ha*+C* ) ]/2

齿顶圆半径：    r _a = m ( Z+2ha*) / 2   

（注：忽略齿高变动系数）

（2）变位齿轮齿坯计算（不根切）Z=10

最小变位系数：Xmin = ha* ( Zmin - Z ) / Zmin  

( 取ha* =1,  Zmin =17)

分度圆半径：    r = m Z / 2

基圆半径：      r _b = r cosα

齿根圆半径：    r _f = m [ Z - 2 (ha*+C* ) +2X ]/2

齿顶圆半径：    r _a = m ( Z+2ha*+2X ) / 2 

（注：忽略齿高变动系数）

（3）毛坯纸制作

根据范成仪齿圆盘的大小剪好直径为270毫米的齿轮轮坯，然后在其中心剪出直径为32毫米的圆孔。在绘图纸上画出中心线、分度圆、基圆及齿顶圆和齿根圆。毛坯纸形状如附件所示。

注意：毛坯纸是需要在实验前准备好的模板，实验前每人按附件图给出的尺寸在A4纸上画好或直接取用附件纸，然后按最外面的圆裁剪。实验时把裁剪好的毛坯纸带来并每人带一支蓝色笔与黑色笔。

五、实验数据记录及分析

六、思考题

1、什么是根切现象？加工齿轮时如何避免根切现象？

答：根切现象：应用范成法加工渐开线齿轮的过程中，当被加工齿轮的齿数少到一定数值后，或负变位过大时，齿轮轮齿根部的渐开线会被切去一段而产生根切现象。根切到一定程度后，不仅会削弱轮齿根部的强度，还有可能降低传动的重合度，影响传动的平稳性。

避免：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。

2、简述正变位传动与负变位传动的优缺点。

答：正变位：避免根切、增大齿厚提高轮齿抗弯强度、.减小齿根滑动率、增大齿廓的曲率半径，提高齿面接触强度。

 负变位：凑中心距 

七、质疑或建议

做实验之前应该先预习，这样做起来的效果才会更好。实验不够深入.