第一篇、直齿圆柱齿轮参数的测定与分析实验 齿轮参数测定实验的结论与心得 直齿圆柱齿轮参数的测定与分析实验 一、实验目的 1．掌握应用普通游标卡尺和公法线千分尺测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法。2．进一步巩固并熟悉齿轮各部分名称、尺寸与基本参数之间的关系及渐开线的性质。二、实验内容 测定一对渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数，并判别它是否为标准轮。对非标准齿轮，求出其变位系数。三、实验设备和工具 1．一对齿轮(齿数为奇数和齿数为偶数的各一个)。2．游标卡尺，公法线千分尺。3．渐开线函数表(自备)。4．计算器(自备)。四、实验原理及步骤 渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有齿数Z、模数m、分度圆压力角α齿顶高系数h*a、顶隙系数C*、中心距α和变位系数x等。本实验是用游标卡尺和公法
千分尺测量，并通过计算来确定齿轮的基本参数。 1．确定齿数z齿数z可直接从被测齿轮上数出。2．确定模数m和分度圆压力角? 在图５－1中，由渐开线性质可知，齿廓间的公法线长度 与所对应的基圆弧长 相等。根据这一性质，用公法线千分尺跨过n个齿，测得齿廓间公法线长度为Wn′，然后再跨过n+1个齿测得其长度为 由图5－1可知 。 式中，Pb为基圆齿距， (mm)，与齿轮变位与否无关。 为实测基圆齿厚，与变位量有关。由此可见，测定公法线长度
和 后就可求出基圆齿距Pb，实测基圆齿厚Sb，进而可确定出齿轮的压力角?、模数m和变位系数x。因此，准确测定公法线长度是齿轮基本参数测定中的关键环节。 图５－1 公法线长度测量 （1）测定公法线长度 和 首先根据被齿轮的齿数Z，按下列公式计算跨齿数。 式中—压力角；z —被测齿轮的齿数 我国采用模数制齿轮，其分度圆标准压力角是20°和15°。若压力角为20°可直接参照下表确定跨齿数n。 公法线长度测量按图５—1所示方法进行，首先测出跨n个齿时的公法线长度。测定时应注意使千分尺的卡脚与齿廓工作段中部附近相切，即卡脚与齿轮两个渐开线齿面相切在分度圆附近。为减少测量误差，
实验三齿轮范成原理及参数测定 一、目的： 1．掌握用范成法制造渐开线齿轮的基本原理，观察齿廓形成过程。 2．了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法。 3．分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。 4．掌握用游标卡尺测定变位齿轮参数的方法。井熟悉变位齿轮上各个参数之间的关系。二、设备和工具 1．齿轮范成仪；2．剪刀、自备圆规、三角板、红兰铅笔、小刀、游标卡尺、齿轮模型三、齿轮范成原理和方法 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轮齿的。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，安全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样，同时刀具沿轮坯的齿宽方向作切削运动，这样制得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间的传动过程，并用铅笔将刀具刀刃的各个位置记录在绘图纸上，这样就清楚地观察到齿廓范成的过程。 齿轮范成仪所用刀具模型为齿条插刀，仪器构造如图： 圆盘1绕其芯轴0转动，在圆盘的后面装了一个齿轮与横拖板2上的齿条啮合传递运动，横拖板可以沿水平方向左右移动，通过齿条、齿轮的啮合带动圆盘转动，在横拖板上通过
螺钉固定了一个齿条刀具模型3，齿条插刀的参数是：压力角a=20·；齿顶高 系数h*a=1；径向间隙系数C*=0．25；模数：m=lOmm。 四、范成法实验步骤 1．将图纸剪成与圆盘1大小相等的圆形图纸，再将圆形图纸中心剪出一圆洞，然后将带有圆洞的圆形图纸套在芯轴上，将压板螺母5旋紧压紧图纸。 2．三等分圆形图纸，把图纸划分为三个相等的区域，根据已知的刀具基本参数α、m、* h、C*和被加工齿轮的齿数Z(标准齿轮Z=17；负变位齿轮Z=17；正变位齿轮Z=17)。将 a 被加工的标准齿轮的基圆、齿根圆、齿顶圆及分度圆求出画在图纸的相应区域内，井将有关数据填在实验报告有关栏目内。 3．将代表轮坯的圆形图纸压在范成仪上，将代表标准齿轮的“轮坯”旋人工作位置，调节刀具中线，使其与被加工齿轮的分度圆相切。 4．开始“切制”齿廊，此时可先移动横拖板，将刀具推至范成仪的一端，使齿条刀具的齿廓退出“轮坯”的齿顶圆，然后开始向另一端缓慢移动。当齿条刀具“切人”轮坯时，每移动一个不大的距离，即在代表轮坯的图纸上用铅笔沿刀具轮齿描下其位置，此时应注意铅笔的落笔方向必须始终保持一致，描好一次后，再移动一个距离，重复上述工作，直至横拖板移向另一端，图纸上形成一至二个完整的轮齿齿形为止，描画的过程中应注意齿廓形成过程。 5．范成仪“切制”正、负变位齿轮时，其变位系数均取X=0．5(即：正变位取X=+0，5，负变位取X=—0．5)，按变位齿轮几何尺寸计算公式重新计算上述四个圆(分度圆、齿顶圆、齿根圆、基圆)，井将它们画在图纸相应位置上，重新调整刀具，即调节螺钉4，使刀具中心线对准与分度圆相切的位置，然后按正、负变位的不同要求向前或向后平行移动刀具，对好刀后，再用与切制标准齿轮的同样方式移动横拖板，加工变位齿轮。 五、齿轮参数测定的原理与步骤 h、分度 1、说明一渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有：齿数Z、模数m、齿顶高系数* a 圆压力角α和变位系数)X等。而这些参数则可通过用游标卡尺测得的数据计算出来的。 2、基圆周节Pb和基圃齿厚Sb的测定： 先用游标卡尺的一对卡脚卡住k个齿，如图1所示k=2。使两个卡脚切于齿廓的工作
渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定与分析 一、 实验目的 1．掌握测量渐开线直齿圆柱变位齿轮参数的方法。 2．通过测量和计算，进一步掌握有关齿轮各几何参数之间的相互关系和渐开线性质。 二、实验内容 对渐开线直齿园柱齿轮进行测量，确定其基本参数(模数m 和压力角α)并判别它是否为标准齿轮，对非标准齿轮，求出其变位系统X 。 三、实验设备和工具 1．待测齿轮分别为标准齿轮、正变位齿轮、负变位齿轮，齿数各为奇数、偶数。 2．游标卡尺，公法线千分尺。 3．渐开线函数表(自备)。 4．计算器(自备)。 四、实验原理及步骤 渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有：齿数Z 、模数m 、分度圆压力角α齿顶高系数h *a 、顶隙系数C *、中心距α和变位系数x 等。本实验是用游标卡尺和公法千分尺测量，并通过计算来确定齿轮的基本参数。 1．确定齿数Z 齿数Z 从被测齿轮上直接数出。 2．确定模数m 和分度圆压力角α 在图4-1中，由渐开线性质可知，齿廓间的公法线长度AB 与所对应的基圆弧长00ΒΑ相等。根据这一性质，用公法线千分尺跨过n 个齿，测得齿廓间公法线长度为W n ′，然后再跨过n +1个齿测得其长度为1+'n W 。 b b n b b n S nP W S P n W +='+-='+1,)1( n n b W W P '-'=+1 式中，P b 为基圆齿距，απcos b m P = (mm)，与齿轮变位与否无关。 b S 为实测基圆齿厚，与变位量有关。由此可见，测定公法线长度n W '和1+'n W 后就可求出基
圆齿距P b ，实测基圆齿厚S b ，进而可确定出齿轮的压力角α、模数m 和变位系数x 。因此，齿轮基本参数测定中的关键环节是准确测定公法线长度。 图4－1 公法线长度测量 （1）测定公法线长度n W '和1+'n W 根据被齿轮的齿数Z ，按下式计算跨齿数： 5.0180+??=Z a n 式中：α —压力角；z —被测齿轮的齿数 我国采用模数制齿轮，其分度圆标准压力角是20°和15°。若压力角为20°可直接参照下表确定跨齿数n 。 公法线长度测量按图4—1所示方法进行，首先测出跨n 个齿时的公法线长度n W '。测定时应注意使千分尺的卡脚与齿廓工作段中部（齿轮两个渐开线齿面分度圆）附近相切。为减少测量误差，n W '值应在齿轮一周的三个均分位置各测量一次，取其平均值。
实验三渐开线齿轮参数的测定 一、概述 齿轮是最重要的传动零件之一。我们除了经常接触到齿轮的设计、制造工作以外，在进口设备测绘、零件仿制、设备维修及更新设计中还可能接触到齿轮的另一类工作，即齿轮参数测定。这项工作一般是指手头没有现成的图纸、资料，需要根据齿轮实物，用必要的技术手段和工具（量具、仪器等）进行实物测量，然后通过分析、推算，确定齿轮的基本参数，计算齿轮的有关几何尺寸，从而绘出齿轮的技术图纸。 渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有： （1）齿数(z)； （2）模数(m)； （3）压力角(α)； （4）齿顶高系数(h a*)； （5）顶隙系数(c*)； （6）变位系数(x)。由于齿轮有模数制和径节制之分，有正常齿和短齿等不同齿制,以及标准齿轮和变位 齿轮的区别，压力角的标准值也有差异。所以，齿轮在实测工作中，有一定的难度。在测绘前，应作好一系列准备工作。例如，了解设备的生产日期、厂家、齿轮在设备传动中所处的部位等等，这是一项比较复杂的工作。 本次实验只要求学生对模数制正常齿（h a*=1, c*=0.25）渐开线直齿圆柱齿轮进行简单的测绘，从而确定它的基本参数，初步掌握齿轮参数测定的基本方法。 二、实验目的 （1）运用所学过的齿轮基本知识，掌握测定齿轮基本参数的方法。 （2）进一步巩固齿轮基本尺寸的计算方法，明确参数之间的相互关系和渐开线的有关性质。 三、实验用具 （1）待测齿轮：2 个。 （2）量具：游标卡尺、公法线长度千分尺。 四、实验步骤 1.齿数z 的确定 直接数出。 2.测定齿轮齿顶圆直径d a和齿根圆直径d f 齿轮齿顶圆直径d a 和齿根圆直径d f 可用游标卡尺测出。为了减少测量误差,同一测量值，应在不同位置上测量3 次（例：在圆周上每隔120o测一数据）然后取其算数平均值。 （1）齿轮为偶数时：d a 和d f 可用游标卡尺直接测出，如图3-1 所示。 （2）齿轮为奇数时：d a 和d f 须采用间接测量的方法，如图3-2 所示。先量出齿轮安装孔直径D，然后分别量出孔壁到某一齿顶的距离H1，和孔壁到某一 齿根的距离H2，同一数值在不同位置测量3 次，求出算数平均值。
渐开线直齿圆柱齿轮几何参数测定与分析 7.1 实验目的 1. 掌握运用游标卡尺测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法； 2. 通过测量和计算，熟练掌握齿轮各参数之间的相互关系和渐开线性质。 7.2 实验设备和工具 1. 一对齿轮（齿数为奇数和偶数的各一个）； 2. 游标卡尺（游标读数值不大于0.05mm ）； 3. 渐开线函数表、计算工具（学生自备）。 7.3 实验原理和方法 单个渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有：齿数z 、模数m 、压力角α、齿顶高系数* a h 、顶隙系数* c 、变位系数x ；一对渐开线直齿圆柱齿轮啮合的基本参数有：啮合角α'、中心距a 。 本实验用游标卡尺来测量轮齿，并通过计算得出一对直齿圆柱齿轮的基本参数。其原理如下： 1. 确定齿轮的模数和压力角 图7.1 齿轮公法线长度的测量 标准直齿圆柱齿轮公法线长度的计算如下：如图7.1所示，若卡尺跨n 个齿，其公法线长度为 b b n s p n l +-=)1( 同理，若卡尺跨1+n 个齿，其公法线长度则应为 b b n s np l +=+1 所以 b n n p l l =-+1 (7.1) 又因απαcos cos m p p b == 所以 απc o s b p m = (7.2) 式中b p 为齿轮基圆齿距，它由测量得到的公法线长度n l 和1+n l 代入式(7.1)求得。α可能是 15，也 可能是 20，故分别用 15和 20代入式(7.2)算出模数，取模数最接近标准值的一组m 和α，即为所求齿轮的模数和压力角。 为了使卡尺的两个卡脚能保证与齿廓的渐开线部分相切，所需的跨齿数n 按下式计算
实验7 渐开线直齿圆柱齿轮几何参数测定与分析 7.1 实验目的 1. 掌握运用游标卡尺测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法； 2. 通过测量和计算，熟练掌握齿轮各参数之间的相互关系和渐开线性质。 7.2 实验设备和工具 1. 一对齿轮（齿数为奇数和偶数的各一个）； 2. 游标卡尺（游标读数值不大于0.05mm ）； 3. 渐开线函数表、计算工具（学生自备）。 7.3 实验原理和方法 单个渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有：齿数z 、模数m 、压力角α、齿顶高系数* a h 、顶隙系数* c 、变位系数x ；一对渐开线直齿圆柱齿轮啮合的基本参数有：啮合角α'、中心距a 。 本实验用游标卡尺来测量轮齿，并通过计算得出一对直齿圆柱齿轮的基本参数。其原理如下： 1. 确定齿轮的模数和压力角 图7.1 齿轮公法线长度的测量 标准直齿圆柱齿轮公法线长度的计算如下：如图7.1所示，若卡尺跨n 个齿，其公法线长度为 b b n s p n l +-=)1( 同理，若卡尺跨1+n 个齿，其公法线长度则应为 b b n s np l +=+1 所以 b n n p l l =-+1 (7.1) 又因απαcos cos m p p b == 所以 απc o s b p m = (7.2) 式中b p 为齿轮基圆齿距，它由测量得到的公法线长度n l 和1+n l 代入式(7.1)求得。α可能是 15，也 可能是 20，故分别用 15和 20代入式(7.2)算出模数，取模数最接近标准值的一组m 和α，即为所求齿轮的模数和压力角。 为了使卡尺的两个卡脚能保证与齿廓的渐开线部分相切，所需的跨齿数n 按下式计算
渐开线直齿圆柱齿轮的参数测定实验 一、实验目的 （1）掌握用常用量具测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法。 （2）通过测量和计算，加深理解齿轮各参数之间的相互关系和渐开线的性质。 二、实验设备和工具 （1）被测齿轮两个（偶、奇数齿各一个）。 （2）游标卡尺和公法线千分尺各一把。 （3）计算器。 三、实验原理 （1）通过测量齿顶圆直径a d 与齿根圆直径f d 计算出全齿高h ，再用试算法确 定齿轮的m 、*a h 与*c 。 如图6-1 a 所示，偶数齿齿轮的a d 与f d 可直接用游标卡尺测量；如图6-1 b 所示，奇数齿齿轮的a d 与f d 须间接测量 12a d D H =+，22f d D H =+ 则 12()/2a f h d d H H =-=- 式中,D 为齿轮内孔直径（mm ）；1H 为齿轮齿顶圆至内孔壁的径向距离（mm ）；2H 为齿轮齿根圆至内孔壁的径向距离（mm ）。 a )偶数齿齿轮 b )奇数齿齿轮 图6-1 齿轮d a 与d f 的测量方法 根据**(2)a h h c m =+，分别将*1a h =、*0.25c =（正常齿）或*0.8a h =、* 0.3c =（短
齿）代入进行试算，所求得的模数 ** /(2)a m h h c =+接近标准值者即为该齿轮的实际模数（一定要圆整成标准值）。 对于变位齿轮，由于** (2)a h h c m σ=+-,按上述方法确定m 时可能会与标准值差异较大而难以圆整。这时可先假定一个m 的标准值，再根据cos b p m πα=与后述确定压力角α值结合起来验证。若试算出来的α接近标准值，即可判断该m 值是正确的。 （2）通过测量公法线长度求出b p ，进而确定齿轮的压力角α。 按(/9)0.5k z =+，确定被测齿轮的跨齿数k 。 如图6-2所示测出跨k 个齿的公法线长度k W '，然后再测出跨k ＋1个齿的公法线长度1k W +'。 图6-2 齿轮公法线长度的测量 于是 1c o s b k k p W W m πα+''=-= 则 1 c o s b k k p W W m m αππ+''-= = 1arccos() k k W W m απ+'' -= 所求得的α值应圆整到标准值，如α=20o，α=15o等。 （3）计算出变位系数x 。 因为 c o s [(0.5)k W m k z i n v απα=-+ cos [(0.5)]2sin k W m k zinv xm απαα'=-++ 若测得的k W '与计算出来的k W 相等，则说明0x =，该齿轮为标准齿轮；若 k k W W '≠，则 2sin k k W W xm α'-=
实验四渐开线齿轮参数测量实验 一、实验目的 1、掌握用游标卡尺测定渐开线直齿轮基本参数的方法； 2、进一步熟悉齿轮的各部分尺寸、参数关系及渐开线的性质。 二、实验预习的容 1、渐开线的形成及特性； 2、齿轮的各部分名称、基本参数和尺寸计算。 三、实验设备和工具 1、被测齿轮； 2、游标卡尺； 3、计算器。 四、原理和方法 本实验要测定和计算的渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有：齿数z、模数m、分度圆压力角α、齿顶高系数h*、径向间隙系数c*、和变位系数x等。 1、确定模数m（或径节D p）和压力角α 要确定m和α，首先应测出基圆齿距p b，因渐开线的法线切于基圆，故由图4-1可知，基圆切线与齿廓垂直。因此，用游标卡尺跨过k个齿，测的齿廓间的公法线距离为w k毫米，再跨过k+1个齿，测的齿廓间的公法线距离为w k+1毫米。为保证卡尺的两个卡爪与齿廓的渐开线部分相切，跨齿数k应根据被测齿轮的齿数参考表4-1决定。 表4-1 齿数与跨齿数的对应关系 Z 12～18 19～27 28～36 37～45 46～54 55～63 64～72 73～81 K 2 3 4 5 6 7 8 9 图4-1齿轮参数测定原理 由渐开线的性质可知，齿廓间的公法线AB与所对应的基圆上圆弧ab长度相
等，因此得 (1)k b b w k p s =-+ 同理 1k b b w kp s +=+ 消去b s ，则基圆齿距为 1b k k p w w +=- 根据所测得的基圆齿距p b ，查表4—4可得出相应的m （或D p ）和α。 因为cos b p m πα=，且式中m 和α都已标准化，所以可查出其相应的的模数m 和压力角α。 2、确定变位系数x 要确定齿轮是标准齿轮还是变位齿轮，就要确定齿轮的变位系数，因此，应按测得的数据代入下列公式计算出基圆齿厚b s 1111 ()(1)b k b k k k k k s w kp w k w w kw k w ++++=-=--=-- 得到b s 后，则可利用基圆齿厚公式推导出变位系数x ，因为， 2cos (2)2cos 2(2)cos cos 2 b b b b b r s s r inv r r m s xmtg r inv r s xtg m mz inv ααπαααπ αααα= +=++=++ 由此 cos 22b s zinv m x tg π α αα --= 式中 inv tg ααα=-，α为弧度。 3、确定齿顶高系数h *a 和径向间隙系数c * 当被测齿轮的齿数为偶数时，可用卡尺直接测得齿顶圆直径d a 及齿根圆直径d f 。如果被测齿轮齿数为奇数时，则应先测量出齿轮轴孔直径d 孔，然后再测量孔到齿顶的距离H 顶和轴孔到齿根的距离H 根。如图4-2所示，可得： 图4-2单齿数测量方法
实训三 渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定（2学时） 【实训目的】 1. 掌握应用公法线千分尺测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法。 2. 通过测量和计算，巩固有关齿轮各参数之间的相互关系和渐开线特性的 知识。 【实训内容】 1. 测量和计算渐开线标准和变位直齿圆柱齿轮的主要参数； 2. 找出相对标准齿轮而言，变位齿轮齿形变化的主要表现在什么地方。 【实训设备和工具】 1. 被测齿轮两个，齿数各为奇数、偶数； 2. 公法线千分尺； 3. 游标读数精度为0.02mm 的游标卡尺； 4. 机械设计手册； 5. 学生自备计数器及纸、笔等文具。 【实训原理和步骤】 原理： 1. 测定模数m 和压力角α 如图3—1所示，当量具的测足在被测齿轮上跨过k 个齿时，其公法线长度为 图3—1 测量公法线尺度 W K =(k-1)p b +s b
同理，跨过k+1个齿时，其公法线长度为 W K+1=kp b +s b 所以W K+1- W K=p b（1）又因p b=πm cosα 所以 m=pb/πcosα=( W K+1- W K)/ πcosα（2） 式中：p b——被测齿轮的基圆齿距，mm； α——齿轮分度圆压力角，（°）； m——被测齿轮模数，mm。 式中压力角α可能是15°，也可能是20°（我国常用的压力角为20°）。此外，在汽车、航空工业中（或欧、美齿轮标准中）还有采用α=22.5°或α=25°。计算时应该分别将不同的压力角值代入式（2）进行计算，计算出多组α、m值，其中最接近标准模数数值的一组m和α，即为所求齿轮的模数和压力角。 为了使量具的测足能保证与齿廓的渐开线部分相切，所需的跨齿数k不能随意定。它受齿数、压力角和变位系数等多种因素的影响，实验时可初步参照实验表1确定。 2.测定变位系数x 被测齿轮也许是变位齿轮，此时还需确定变位系数x。首先将被测齿轮跨过k个齿时的公法线长度的测量值W K与理论计算值W‘K相比较。根据被测齿轮的齿数z和模数m，可以从机械手册的有关表中查出标准齿轮的公法线长度W‘K（即理论计算值），然后比较W‘K和W K。 若W K=W‘K，则被测齿轮为标准齿轮。 若W K≠W‘K，则被测齿轮为变位齿轮。由于变位齿轮与标准齿轮相比较，变位齿轮的齿厚发生了变化，所以它的公法线长度W K也发生了变化。变位齿轮跨
齿轮参数的测定 一、目的 1. 熟悉齿轮各部分名称和几何关系。 2. 学会运用一般测量工具测定渐开线齿轮的各基本参数，通过参数测量，从中掌握标准齿轮与变位齿轮的基本判别方法。 3. 学会测量齿厚的一般方法。 二、设备和工具 被测齿轮、游标卡尺，并自备计算器和稿纸。 三、测量原理和方法 齿数Z 、模数 m 、压力角α、齿顶高系数z o h 、顶隙系数C x 、变位系数X 等是齿轮的 基本参数，这些参数可能过测量或计算而得。这些参数一旦被确定，则该齿轮的各部分尺寸即可确定。 由图3—1可知，当游标卡尺的两卡脚分别与两渐开线齿廓的不同位置相切时，两切点 间距11B A 和22B A 均为两渐开线的公法线，根据渐开线性质可知：11B A ＝22B A ＝00B A ，且必与基圆相切。 卡脚与齿廓的切点位置与卡测数Ｋ的多少有关，如果卡测齿数过多，则卡脚可能与两齿顶相接触而不是相切；相反，如果卡齿数过少，则两卡脚可能与齿根接触，也不一定是相切。这时所测出的两触点间的距离不是真正的公法线长度。测量公法线长度时，最好使两卡脚与两齿廓的切点大致落在分度线附近。为此卡测齿线Ｋ可按下表选取： 通过测量公法线长度k W '、1k W +'，齿数Z 、顶圆直径d a 则可求出齿轮的主要参数：m 、α、x 、*a h 和C x 。方法如下： 1. 齿数Z ：可直接由具体齿轮数出。 2. 模数m 和压力角α
根据齿数Z 由上表查出卡测数K （或由附表3—1）求得，并分别测出公法线长度 k W '、1+'k W （1-'k W 亦可），由图3—2可得， k W '=P b （k-1）+S b （1） 1+'k W =P b ·k+S b （2） 由（2）与（1）相减得基圆齿距 P b =1+'k W -k W '=πmcos α ∴ 模 数 m= α πcos b P （3） 其中：α——分度圆压力角。 一般α=20°但也有α=15°，故分别以α=20°和15°代入式求出m 值，如与标准值相符或极接近者，则此压力角为该齿轮压力角。所求得的m 值为该齿轮的模数。 测量时，千分尺的卡脚与齿廓工作段中部附近相切，即卡脚与齿轮两个渐开线齿面相切在分度圆的附近。 3. 变位系数 根据测得的公法线长度k W '和k W （由附表3—1求得），则可得齿轮变位系数 X= α sin 2m W W k k -' （4） 根据计算结果：如X=0，则为标准齿轮；如果X>0，则为正变位齿轮；如果X<0，则为负变位齿轮。对非机类专业，由于变位齿轮是超出其教学要求，故不要求非机类同学进一步测定和计算变位齿轮的有关参数和尺寸。 4. 分度圆直径d ：对直齿圆柱齿轮 d=mz （5） 5. 测量齿顶圆直径d a 和齿根圆直径d f ，，当齿数Z 为偶数时，可直接量出a d '和f d '.。当齿数Z 为奇数时 （6） （7） （ H 1和H 2分别为从齿轮孔壁到齿顶和齿根之距 （见图3—3） 102H d d a +='2 02H d d f +='
实验三 齿轮参数的测定 一、目的 1. 熟悉齿轮各部分名称和几何关系。 2. 学会运用一般测量工具测定渐开线齿轮的各基本参数，通过参数测量，从中掌握标准齿轮与变位齿轮的基本判别方法。 3. 学会测量齿厚的一般方法。 二、设备和工具 被测齿轮、游标卡尺，并自备计算器和稿纸。 三、测量原理和方法 齿数Z 、模数 m 、压力角α、齿顶高系数z o h 、顶隙系数C x 、变位系数X 等是齿轮的基 本参数，这些参数可能过测量或计算而得。这些参数一旦被确定，则该齿轮的各部分尺寸即可确定。 由图3—1可知，当游标卡尺的两卡脚分别与两渐开线齿廓的不同位置相切时，两切点 间距11B A 和22B A 均为两渐开线的公法线，根据渐开线性质可知：11B A ＝22B A ＝00B A ，且必与基圆相切。 卡脚与齿廓的切点位置与卡测数Ｋ的多少有关，如果卡测齿数过多，则卡脚可能与两齿顶相接触而不是相切；相反，如果卡齿数过少，则两卡脚可能与齿根接触，也不一定是相切。这时所测出的两触点间的距离不是真正的公法线长度。测量公法线长度时，最好使两卡脚与两齿廓的切点大致落在分度线附近。为此卡测齿线Ｋ可按下表选取： 通过测量公法线长度k W '、1k W +'，齿数Z 、顶圆直径d a 则可求出齿轮的主要参数：m 、α、x 、*a h 和C x 。方法如下： 1. 齿数Z ：可直接由具体齿轮数出。 2. 模数m 和压力角α
根据齿数Z 由上表查出卡测数K （或由附表3—1）求得，并分别测出公法线长度k W '、 1+'k W （1-'k W 亦可），由图3—2可得， k W '=P b （k-1）+S b （1） 1+'k W =P b ·k+S b （2） 由（2）与（1）相减得基圆齿距 P b =1+'k W -k W '=πcos α ∴ 模数 m= α πcos b P （3） 其中：α——分度圆压力角。 一般α=20°但也有α=15°，故分别以α=20°和15°代入式求出m 值，如与标准值相符或极接近者，则此压力角为该齿轮压力角。所求得的m 值为该齿轮的模数。 3. 变位系数 根据测得的公法线长度k W '和k W （由附表3—1求得），则可得齿轮变位系数 X= α sin 2m W W k k -' （4） 根据计算结果：如X=0，则为标准齿轮；如果X>0，则为正变位齿轮；如果X<0，则为负变位齿轮。对非机类专业，由于变位齿轮是超出其教学要求，故不要求非机类同学进一步测定和计算变位齿轮的有关参数和尺寸。 4. 分度圆直径d ：对直齿圆柱齿轮 d=mz （5） 5. 测量齿顶圆直径d a 和齿根圆直径d f ，，当齿数Z 为 偶数时，可直接量出a d '和f d '.。当齿数Z 为奇数时 （6） （7） （ H 1和H 2分别为从齿轮孔壁到齿顶和齿根之距（见图3—3） 6. 齿顶高系数*a h 齿顶高 102H d d a +='2 02H d d f +='
实验三 渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定 一. 实验目的 1. 掌握应用游标卡尺测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法； 2. 通过测量和计算，熟练掌握有关齿轮各几何参数之间的相互关系和渐开线性质的知识。 二．设备和工具 1.齿轮一对（齿轮为奇数和偶数的各一个）； 2.游标卡尺（游标读书值不大于0.05mm ） 3.渐开线函数表（自备）。 4.计算工具（自备）。 三.原理和方法 单个渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有：齿数z ，模数m,压力角ɑ,齿顶高系数* a h ,顶隙系数* c ，变位系数x 。 本实验是用游标卡尺来测量齿轮，并且通过计算得出一对直齿圆柱齿轮的基本参数。其原理和方法如下： 1. 确定齿轮的模数m 和压力角ɑ。 标准直齿圆柱齿轮公法线长度的计算如下：如图3-1所示，若卡尺跨n 个齿，其公法线长度为： n l =（n-1）b p +b s 同理，若卡尺跨n+1个齿，其公法线长度则应为：
1+n l =n b p +b s 所以 1+n l -n l =b p ………………………………………………（3—1） 又因 b p =pcos а=πmcos а 所以 m=b p /πcos а……………………………………………（3—2） 式中b p 为齿轮基圆周节，它由测量得的公法线长n l 和1+n l 代表式（3—1）求得。压力角а可能是15°，也可能是20°，固分别用15°和20°代入式（3—2）算出两个模数，取其模数最接近标准值的一组m 和а，即为所求齿轮的模数和压力角。 为了使卡尺的两个卡脚能保证与齿廓的渐开线部分相切，所需的跨齿数n 按下式计算： n= 180 α Z+0.5………………………………………………………（3—3） 根据基圆的的齿厚公式 b p =scos а+2b r inv а=m(π/2+2xtg а)cos а+2b r inv а 得 x=( α cos m s b -π/2-zinva)/2tga …………………………………………（3—4） 式中b s 可由以上公法线长度公式求得，即 b s =1+n l -n b p …………………………………………………（3—5） 将式（3—5）代入式（3—4）即可求出变位系数x. 3. 确定齿轮的齿顶高系数*a h 和顶隙系数* c (本实验不考虑齿顶降低系数)。 根据齿轮齿根高的计算公式 f h = 2 f d mz -…………………………………………………（3—6） f h =m(* a h +* c -x)………………………………………（3—7） 式（3—6）中f d 为齿根圆直径，其测法见下文。设f d 已知，则在式（3—7）中，只有 *a h 、*c 未知，将两系数的两组值分别代入式（3—7），则使等式最接近成立的一组值为 所求值。
渐开线齿轮参数测量 (实验)
实验四渐开线齿轮参数测量实验 一、实验目的 1、掌握用游标卡尺测定渐开线直齿轮基本参数的方法； 2、进一步熟悉齿轮的各部分尺寸、参数关系及渐开线的性质。 二、实验预习的内容 1、渐开线的形成及特性； 2、齿轮的各部分名称、基本参数和尺寸计算。 三、实验设备和工具 1、被测齿轮； 2、游标卡尺； 3、计算器。 四、原理和方法 本实验要测定和计算的渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有：齿数z、模数m、分度圆压力角α、齿顶高系数h*、径向间隙系数c*、和变位系数x等。 1、确定模数m（或径节D p）和压力角α 要确定m和α，首先应测出基圆齿距p b，因渐开线的法线切于基圆，故由图4-1可知，基圆切线与齿廓垂直。因此，用游标卡尺跨过k个齿，测的齿廓间的公法线距离为w k毫米，再跨过k+1个齿，测的齿廓间的公法线距离为w k+1毫米。为保证卡尺的两个卡爪与齿廓的渐开线部分相切，跨齿数k应根据被测齿轮的齿数参考表4-1决定。 表4-1 齿数与跨齿数的对应关系 Z 12～18 19～27 28～36 37～45 46～54 55～63 64～72 73～81 K 2 3 4 5 6 7 8 9 图4-1齿轮参数测定原理
由渐开线的性质可知，齿廓间的公法线AB 与所对应的基圆上圆弧oab 长度相等，因此得 (1)k b b w k p s =-+ 同理 1k b b w kp s +=+ 消去b s ，则基圆齿距为 1b k k p w w +=- 根据所测得的基圆齿距p b ，查表4—4可得出相应的m （或D p ）和α。 因为cos b p m πα=，且式中m 和α都已标准化，所以可查出其相应的的模数m 和压力角α。 2、确定变位系数x 要确定齿轮是标准齿轮还是变位齿轮，就要确定齿轮的变位系数，因此，应按测得的数据代入下列公式计算出基圆齿厚b s 1111 ()(1)b k b k k k k k s w kp w k w w kw k w ++++=-=--=-- 得到b s 后，则可利用基圆齿厚公式推导出变位系数x ，因为， 2cos (2)2cos 2( 2)cos cos 2 b b b b b r s s r inv r r m s xmtg r inv r s xtg m mz inv ααπαααπ αααα =+=++=++ 由此 cos 22b s zinv m x tg π α αα --= 式中 inv tg ααα=-，α为弧度。 3、确定齿顶高系数h *a 和径向间隙系数c * 当被测齿轮的齿数为偶数时，可用卡尺直接测得齿顶圆直径d a 及齿根圆直径d f 。如果被测齿轮齿数为奇数时，则应先测量出齿轮轴孔直径d 孔，然后再测量孔到齿顶的距离H 顶和轴孔到齿根的距离H 根。如图4-2所示，可得：
实验五渐开线直齿圆柱齿轮参数测定 一、目的 1、掌握应用游标卡尺测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法。 2、熟练掌握齿轮的各部分尺寸与各参数之间的关系和渐开线的性质。 二、设备和工具 1、齿轮各两个（奇数、偶数齿轮各一个） 2、游标卡尺（游标读数值不大于0.05mm） 3、渐开线函数表（自备） 4、计算工具（自备） 三、原理和方法 单个渐开线直齿圆柱齿轮基本参数有：齿数Z、模数m、分度圆压力角a、齿顶高系数h* 、顶隙系数C*和变位系数x。本实验是用游标卡尺测量，并通过计算确定齿轮的这些基a 本参数。其原理和方法如下： 图5-2 1、齿数Z，从被测齿轮上数出。 2、确定模数m和压力角α。 为了确定m和α，首先应测出基圆齿距P b，因为渐开线的法线切于基圆，故由图5-1
可知，只要保证游标卡尺的两个爪均与齿廓的公法线部分相切接触，则两接触点之间的连线即齿廓的公法线必为基圆的切线。因此，可先用游标卡尺跨过n 个齿，测得齿廓间的法线长度L n ；然后再跨过n+1个齿，测得其公法线的长度L 1+n 。为了保证卡尺的两个爪与齿廓的渐开线部分相切，跨齿数n 应根据被测齿轮的齿数及分度圆压力角来确定。见表5—1。 表5—1 压力角α=20° 由渐开线性质可知，齿廓间的公法线AB （图5—1）与所对应的基圆上的圆 A 0B 0长度相等，因此，L n =（n-1）P b +S b 同理 L 1+n =n P b + S b 则基圆齿距P b = L 1+n -L n 又 P b =πm cos α 或m = α πcos b P 式中的m 、α都已标准化，而压力角是20°，故代入公式算出其模数m ，取其模数最接近标准值的一组m 和α，即为所求的模数和压力角。也可以利用表5—2值直接确定m 和α。在表5—2中找到与测量结果相等或最接近的P b 值，其相应的m 和α即为所求的模数和压力角。 3、变位系数χ 根据基圆的齿厚公式： S b =S cos α+2r b inv α =m （ 2 π +2x tg α）cos α+mz cos α inv α 表5—2 P b =πm cos α的数值
实验六 齿轮参数测量实验 实验项目性质：验证性 实验计划学时：1 一、实验目的 1．通过测量和计算，进一步掌握有关齿轮各几何参数之间的相互关系和理解渐开线性质。 2．掌握用游标卡尺测定渐开线直齿圆柱齿轮几何参数的方法； 3．掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮与变位齿轮的判别方法。 二、实验设备与工具 1．渐开线标准直齿和变位圆柱齿轮、游标卡尺，并自备计算器和稿纸； 2．游标卡尺； 3．学生自备笔、计算器。 三、实验内容 测定一对相啮合的渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数，并判别它是否为标准轮，计算齿轮各部分尺寸。对非标准齿轮，求出其变位系数。 四、实验原理 渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有：齿数Z 、模数m 、分度圆压力角α齿顶高系数h *a 、顶隙系数C *、中心距α和变位系数X 等。本实验是用游标卡尺和公法千分尺测量，并通过计算来确定齿轮的基本参数。 1． 确定齿数Z 齿数Z 从被测齿轮上直接数出。 2． 确定模数m 和分度圆压力角α 在图4-1中，由渐开线性质可知，齿廓间的公法线长度AB 与所对应的基圆弧长 00ΒΑ相等。根据这一性质，用公法线千分尺跨过n 个齿，测得齿廓间公法线长度为 W n ′，然后再跨过n +1个齿测得其长度为1+'n W 。 b b n b b n S nP W S P n W +='+-='+1,)1( n n b W W P '-'=+1 式中，P b 为基圆齿距，απcos b m P = (mm)，与齿轮变位与否无关。 b S 为实测基圆齿厚，与变位量有关。由此可见，测定公法线长度n W '和1+'n W 后 就可求出基圆齿距P b ，实测基圆齿厚S b ，进而可确定出齿轮的压力角α、模数m 和变位系数X 。因此，齿轮基本参数测定中的关键环节是准确测定公法线长度。
渐开线变位齿轮的测绘 变位齿轮与标准齿轮的基本参数相同，故分度圆的尺寸均为mz d =、基圆尺寸均为αcos ??=z m d b 。它们的齿廓曲线为同一基圆所生成的渐开线，只是它们分别应用了同一渐开线上的不同线段，因而齿廓的平均曲率半径是不同的：正变位齿轮应用离基圆较远的一段渐开线，其平均曲率半径较大，增加了齿轮的强度和承载能力，齿厚增加2xmtg α；而负变位齿轮应用离基圆较近的一段渐开线，其平均曲率半径较小。 一.确定公法线的跨测齿数 k ：根据齿轮的齿数查表确定标准齿轮公法线的跨测齿数k ；或由标准齿轮跨测齿数公式5.01111.0+=z k (四舍五入取整数)求得。 二.测量相应跨齿数的公法线长k W 和1+k W ：变位系数x 值不同，跨齿数k 亦不同：变位齿轮跨齿数π ααcot 25.0180x z k ++?= (四舍五入取整数)。 三.计算齿轮的模数m ：（压力角应优先选取标准值，即20°、14.5）° 分度圆上相邻两侧齿廓之间的弧长称该齿轮的齿距，m P ?=π 根据基节公式απαcos cos ??=?=m P P b 可得：〖基节指基圆上的周节（亦称法节）〗 α παπcos cos )1(k k b W W P m -==+; 当?=20α时，9521 .2cos )1(k k b W W P m -==+απ； 当?=5.14α时，04153.3cos ) 1(k k b W W P m -==+απ m 值应圆整成标准系列值（最接近的模数或径节）； 由公式可知：相同的基圆取不同的压力角，得到的模数m 值不同；但渐开线是完全相同的。 四.求出变位系数x 值：把圆整的模数m （径节应换算成模数）和公法线kn W 代入变位齿轮平均公法线长度公式，求出变位系数x 值。（wms kn E W W -=测） 公法线长度：[]ααπαtan 2)5.0(cos )1(x zinv k m S P k W b b k ++-=+-=； 当?=20α时，[]x z k m W k 684.00149.0)5.0(9521.2++-=； 当?=5.14α时，[]x z k m W k 517.000554.0)5.0(0415.3++-=； 公法线平均长度变动公差按W E 值；（斜齿轮计算公法线时的齿数z 为当量齿n t inv inv z z αα='；跨测齿数四舍五入取整数） Wms E 是公法线平均长度上偏差。b S 是基圆的齿厚。 五.用绘图软件按求得数据（齿数z 、模数m 、变位系数x 、样品的大径、底径）绘出齿轮图样，与样品比较各部分尺寸数据（包括齿尖厚度、齿底厚度、以及各种跨齿数的公法线长度值）。