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1、 渐开线齿轮范成实验一、 实验目的1、掌握用范成法切制渐开线齿轮的基本原理；2、通过观察渐开线齿轮的轮廓曲线具体形成过程，了解齿轮的根切现象及避免根切的方法；3、分析比较标准齿轮与正负变位齿轮齿形变化的异同点。二、 实验仪器及工具1、齿轮范成仪。2、铅笔、圆规、三角板、剪刀等（自备） 。3、300X300mm 2的厚图纸两张。三、 齿轮范成法原理范成法是利用一对齿轮（或齿轮齿条）互相啮合时，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，刀具和轮坯在机床链作用下保持定传动比传动，完全和一对真正的齿轮相互啮合传动一样，刀具作径向进给运动的同时，还沿轮坯的轴向作切削运动
2、。这样切出的齿廓就是刀刃在各个位置的包络线。若用渐开线作刀具的齿廓，可以证明其所包络出的齿廓必为渐开线。今用齿条渐开线（基园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，看不到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，用铅笔将刀刃的各个位置描绘在轮坯纸上，这样就能清楚地观察到轮齿范成的过程。四、 齿轮范成仪的构造及使用方法简介齿轮仪所用的刀具模型为齿条插刀，其结构示意图如下：图 2-1 渐开线齿廓范成仪圆盘 1 代表工作台，其上安装齿轮毛坯，它可绕轴心 O 旋转（通过旋转小齿轮 3） ，工
3、作台下面 d=238mm 齿轮 2 与齿条 4 啮合，齿条 4（即刀架）可在机架 5 上沿导轨移动，使工作台 1 相对刀架 4 在 240mm 的圆上做无滑动的纯滚动，也就是说，该范成仪只能加工分度圆是 238mm 的齿轮。齿条刀 6 可安装在相对轮坯的不同位置，如齿条刀 6 安装在其中线与轮坯的分度圆相切的位置，可切制出标准渐开线齿轮；若齿条刀 6 的中线与轮坯的分度圆不相切，而移动了一定距离（其移距 xm 可在刀架 4 的刻度上直接读出） ，则可按移动距离的方向和大小，切制出各种正变位或负变位齿轮。本范成仪备有的齿条刀，其参数为：m=14mm ; =20 （用于加工 Z=17 的齿轮）齿条
4、刀中线上下的齿高均为 1.25mm，齿条刀齿顶的 0.25mm 不是直线而是圆弧，用来切制被切齿轮齿根部的齿廓过渡圆弧。五、 实验步骤1、切制 m=14mm，Z=17 的三种齿轮：（1） 根据所用范成仪的模数 m 和分度圆直径 d 求出被切齿轮的齿数 Z，并计算出其齿顶圆直径 da，齿根圆直径 df和基圆直径 db；（2） 在一张厚图纸上，分别以 da，df，d 和 db 为直径画出四个同心圆，并将图纸剪成直径比 da 大 3mm 的圆形；（3） 把 m=14mm，Z=17 的轮坯图纸标准齿轮那一部分，压紧在工作台上（注意同心） ，刀架 4 上安装 m=20mm 的齿条刀 6，调整齿条刀 6
5、的中线与轮坯的分度圆相切。 （此时，齿条刀 6 上的刻线标记对准刀架 4上刻度标尺的 0 位置） ，推动刀架 4 到左右端位置，都要保证刀具中线与分度圆相切，这样刀具才安装正确了。然后将刀架 4 放到左边（或右边）的极限位置，开始用削尖的铅笔没齿条刀 6 齿廓，在图纸上画下刀具齿廓在轮坯上的投影线，然后通过旋转小齿轮 3，带动工作台连同轮坯转过一个小角度，同时向右（或左）轻轻推动刀架4，使其移一个很小的相应距离（约 2-3mm） ，再用铅笔绘出齿条刀 6齿廓在轮坯上的投影。继续重复上述工作，直到齿条刀 6 移动到了另一端极限位置，齿条刀 6 齿廓在各个位置的投影线包络出来的就是标准渐开线齿轮的
6、齿廓。（4） 把轮坯图纸正变位齿轮那一部分压紧在工作台上，把齿条刀 6 从 1)位置退（远离轮坯中心 O）一段距离；移距 xm=（+0.5）*14mm=+7mm，按照 1）的相同方法绘制出的包络线就是变位系数为+0.5 的正变位齿轮的齿廓。（5） 把轮坯图纸负变位齿轮那一部分压紧在工作台上，把齿条刀 6 从 1)位置退（靠近轮坯中心 O）一段距离；移距 xm=（-0.5）*14mm=-7mm，按照 1）的相同方法绘制出的包络线就是变位系数为-0.5 的正变位齿轮的齿廓。2、根据齿条刀 m=14mm，被加工齿轮 Z=17，变位系数分别为 0，+0.5，-0.5 的情况，计算齿轮各参数，填入实验报
7、告表中，并将计算结果进行比较；3、将计算结果与实验模拟加工的齿轮进行对照，加深对范成原理及变位齿轮加工和异同的理解。六、 实验报告内容要求 1、 齿轮范成仪基本给定参数；2、 计算数据与实验结果分析；3、 思考题（1） 加工标准齿轮与变位齿轮时，啮合线的位置及啮合角的大小是否有变化？为什么？（2） 通过实验，说明你所观察到的根切现象是怎样的？是由于什么原因引起的？避免根切的方法有哪些？附件一 渐开线齿轮范成原理实验报告实验名称 审阅班级 姓名 同组 人 实验日期一、齿轮齿数计算和比较表（一）刀具参数：m= mm；= ； ha=hf-1.25m（二）齿轮齿数计算和比较表：被加工齿轮齿数： Z=
8、；m= mm；ha *=1；c *=0.25；= 正变位系数：X=+负变位系数：X=-单位：mm项 目 标准齿轮 正变位齿轮 负变位齿轮模数 m分度圆压力角 分度圆直径 d齿顶圆直径 da=(Z+2ha*+x)m齿根圆直径 df=(Z-2ha*-2c*-x)m基圆直径 db=dCOS周节 P=m基节 Pb=m COS分度圆齿厚 S=P/2+2xmtg分度圆齿间 e= P/2-2xmtg变位系数 x齿形比较是否根切注：1、 “齿形比较”指定性地说明标准齿轮与变位齿轮的分度圆齿厚的差别；2、 “是否根切”指定性地说明“是”或“否” ；3、附所画的渐开线齿廓图（贴在实验报告上） 。思考题：1) 加工
9、标准齿轮与变位齿轮时，啮合线的位置及啮合角的大小是否有变化？为什么？答:没变化.因为.对于齿轮与齿条啮合传动，不论是加工标准齿轮还是变位齿轮，齿条刀的直线齿廓总是保持原来的方向不变，因此啮合线与节点的位置始终保持不变。 2) 通过实验，说明你所观察到的根切现象是怎样的？是由于什么原因引起的？避免根切的方法有哪些？答:切制标准齿轮时，没出现根切现像 ,正变位后也没出现根切现像,负变位后，出现根切现像.原因是当用范成法切制齿轮时，若刀具齿顶线超过啮合极限点，则出现根切现像。实验中切制标准齿轮时，由于被切齿轮齿数 Z=17=Zmin，所以刀具齿顶线没超过啮合极根点，不根切。同理，正变位后，刀具齿顶线更没超过啮合极根点，不根切。而负变位后，刀具齿顶线超过啮合极限点，出现根切现像。避免根切的方法有（1）减小刀具齿顶高系数及加大压力角，使用非标准刀具。 （2）在加工齿轮时，采用变位修正法。
