实验二齿轮范成原理
一、一、实验目的：
二、一、1、掌握用范成法制造渐开线齿轮齿廓的基本原理；
三、一、2、了解渐开线齿廓的根切现象和用径向变位避免根切的方法；
四、一、3、分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。
二、实验装置和工具：
1、齿轮范成仪；
2、绘图纸；
3、圆规、三角尺、两支不同颜色的铅笔或圆珠笔（学生自备）。
三、实验原理和构造：
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一种方法。加工时，其中一轮为刀具，另一轮为轮坯，二者对滚时，好象一对齿轮互相啮合传动一样；同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动，最后在轮坯上被加工出来的齿廓就是刀具刀刃在各个位置的包络线。为了看清楚齿廓形成的过程，可以用图纸做轮坯，在不考虑切削和让刀运动的情况下，刀具与轮坯对滚时，用铅笔将刀具刀刃的各个位置描绘在图纸上，其包络线就是被加工齿轮的齿廓曲线。在实际生产中，大量使用的是渐开线齿廓，因此刀具齿廓亦为渐开线。
图2—1 齿轮范成仪示意图
本仪器是按齿轮与齿条啮合原理设计成的，刀具模型为一齿条（相当于插齿刀），齿轮模型则为半径相当于被切齿轮节圆半径的半圆盘。其构造如图示2-1所示。半图盘2 固定于机架1的轴心O转动，在半圆盘周围刻有凹槽，槽内绕有钢丝3，钢丝的一端分别固定在圆盘面上的B 、B'处，而另一端则分别固定在纵拖板4上的A、A' 处，纵拖板可在机架上沿水平方向移动，钢丝便拖动圆盘转动。这与被加工齿轮相对于齿条刀具的运动相同。在纵拖板上还装有带刀具6的横拖板5，转动螺旋7可使横拖板前后移动，以调整刀具中线使与轮坯的分度圆相切（在实验中也可调整刀具的齿顶线使其与轮坯的齿根圆相切）。
在范成仪中齿条刀具的已知参数为：
模数m=25；（m=20）
压力角 ︒=20α
；(︒
=20α)
齿顶高系数 1*=ha ；(1*
=ha )
径向间隙系数 25.0*=C ；(25.0*
=C )
被切齿轮参数： 齿数
8=z ；(z =10)
分度圆直径 )(200
mm mz d ==；(d =200mm ) 最大移距量
20
+；-5 。
四、实验方法及步骤：
1、根据已知的刀具参数和被加工齿轮分度圆直径，计算被加工齿轮的基圆、最大变位量、标准齿轮的齿顶圆与齿根圆直径以及变位齿轮的齿顶圆与齿根圆直径。 （1）被加工齿轮分度圆直径
mm
d 200=；(mm
d
200=)
（2）被加工齿轮的基圆直径 mm d b 9.187=；(mm d b 9.187=) （3）齿顶圆直径 mm d a 250=；(mm d a 240=) （4）齿根圆直径
mm
d
f
5.137=；(mm d f 150=)
（5）最小变位系数 532.0min =X ；(415.0min =X )
（6）最小变位量 mm m X 3.13min =⋅；(mm m X 3.8min =⋅) （7）变位齿轮齿顶圆直径 mm d a 6.276'
=；(mm d a 6.256'
=) （8）变位齿轮齿根圆直径
mm
d
f
1.164'=。(
mm
d
f
6.166'=)
按照上述尺寸绘入给定的图纸上。
2、把图纸（轮坯）安装在半圆盘1上，对准中心由压环8压住，并放在齿条刀具6的下面。
3、调节刀具中线，使其与被加工齿轮（轮坯）分度圆相切。
4、“切制”齿廓时，先把刀具移向一端，使刀具的齿廓退出轮坯中标准齿轮的齿顶圆，然后每当刀具向另一端移动2—3mm 距离时，描下刀刃在图纸轮坯上的位置，直到形成两个完整的轮齿时为止，此时应注意轮坯上齿廓的形成过程，并观察其根切现象。
5、重新调整刀具，使刀具中线远离轮坯中心，移动距离为避免根切的最小变位量，再“切制”齿廓。此时即使刀具的齿顶线与变位齿轮的齿根圆相切。按照上述的操作过程，同样可以“切制”得到两个完整的正变位齿轮的齿廓曲线。为了便于比较，“切制”标准齿轮齿廓与变位齿轮齿廓采用色笔分开。 五、实验结果
3、齿廓图
六、思考题：
1、实验所得的标准齿轮齿廓与正变位齿轮齿廓的形状是否相同？为什么？
2、通过实验，说明你所观察到的根切的具体部位？并说明引起根切的原因和避免根切的方法？
