实验二 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、240×240mm2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。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，范成仪备有的齿条刀参数为：m=10mm ; α=20? （用于加工Z=20的齿轮）：

图2-1 渐开线齿廓范成仪

7

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），工作台下面d=Φ200mm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Φ200mm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Φ200mm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。

齿条刀中线上下的齿高均为1.25m，齿条刀齿顶的0.25m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=10mm，Z=20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3~4mm的圆形（注意按正变位的da，即约φ240mm）；

（3） 把m=10mm，Z=20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=10mm的齿条刀6，调整齿条刀6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，开始用削尖的铅笔沿齿条刀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0位

置退（远离轮坯中心O）一段距离；

移距xm=（+0.5）*10mm=+5mm，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0位

8

置退（靠近轮坯中心O）一段距离；

移距xm=（-0.5）*10mm=-5mm，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=10mm，被加工齿轮Z=20，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（样式）

9

一、被加工齿轮参数计算和比较表 （一）刀具参数：

m= mm； α=

（二）被加工齿轮几何参数计算：

Z= ；m= mm；ha=1；c=0.25；α=

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α 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=dCOSα 周节P=πm 基节Pb=πm COSα 分度圆齿厚S=P/2+2xmtgα 分度圆齿间e= P/2-2xmtgα 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）。

实验三 齿轮几何参数测定的实验

一、 实验目的

10