齿轮范成仪

齿轮范成原理实验实验指导书一、实验目的1.掌握范成法切制渐开线齿轮的原理，观察齿廓形成的过程。

2.了解渐开线齿轮产生根切的原因、现象和避免根切的方法。

3.分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。

二、设备及工具1.齿轮范成仪2.工具：剪刀3.自带工具：圆规、三角尺、铅笔（HB）、橡皮、裁好直径230mm圆形图纸一张。

三、原理和方法1.原理范成法是利用一对齿轮相互啮合时，齿轮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，他们仍能保持固定的角速比转动，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作切削运动。

这样切制得到的齿轮齿廓就是刀具刀刃在各位置的包络线。

今若用渐开线作为刀具齿廓，则其包络线也必为渐开线。

由于实际加工时，看不到刀刃在各个位置形成包络线的过程，所以在实验中用齿轮范成仪来实现轮坯与刀具间的传动过程并用铅笔将其记录在纸上，这样我们能清楚地观察到齿轮范成的过程。

2.齿轮范成仪（图6-1）圆盘1绕底座5的轴线回转。

纵拖板2与齿轮圆盘3做纯滚动。

齿条中线机床节线图6-1 齿轮范成仪示意图1.圆盘2.齿条纵拖板3.齿轮分度圆4.齿条刀具5.底座6.螺钉7.压环 8.调节螺钉圆盘与纵拖板为齿轮齿条传动。

因此两者之间为无滑动的纯滚动。

圆盘上放纸相当于轮坯。

齿条刀具由两个螺钉8与纵拖板相联接，可以使齿条刀具的中心线移近或远离轮坯的中心。

如果当刀具4上的刻度对准“0”时，即齿条刀具的中心线对准机床节线并与分度圆相切时，为切制标准齿轮时刀具的位置；当刀具的中心线远离轮坯中心，即使中线以上的任一分度线与机床节线对准并与轮坯分度圆相切作纯滚动时，为切制正变位齿轮时刀具的位置；反之则为切制负变位齿轮时的位置。

3.齿轮范成仪参数刀具：25.0 1 20 ,20=*=*==c h mm m a α 轮坯：分度圆直径mm d 160=，故齿数8==mdz 四、实验内容绘制：1.标准齿轮（根切齿轮）2.修正齿轮（正变位齿轮）五、实验步骤1.预备工作1）计算：根据下面公式及上面规定的参数算出标准齿轮及正变位齿轮的 d 、 a d 、f d ，变位齿轮参数计算公式：mx d d m x d d a f )22()25.2(++=--=当计算标准齿轮尺寸时，可取上式中0=x ，当切制正变位齿轮时x 的取值为：17)17(min z x -=。

CQF-A齿轮范成仪技术说明一．产品功用用范成法（展成法）加工齿轮是目前齿轮加工业广泛应用的加工技术。

本产品用于机械原理（机械设计基础）课程开设“渐开线齿轮范成实验”。

CQF-A型齿轮范成仪外形如图1所示。

图1 CQF-A型齿轮范成仪应用该设备进行齿轮范成实验可以达到以下实验目的：(1) 观察理解范成法切制渐开线齿轮的基本过程。

(2) 理解渐开线齿轮产生根切的原因和用变位修正来避免根切的原理，并验证最小变位系数。

（3）加深对互相啮合的齿廓互为包络线的理解。

(4) 分析比较标准齿轮和变位齿轮的区别。

二．设计原理CQF-A齿轮范成仪是根据齿轮范成原理设计制造的。

范成法加工齿轮是利用一对齿轮互相啮合时，齿廓曲线互为包络线的原理。

齿轮轮坯的瞬心线(加工节圆)和齿条刀的瞬心线(加工节线)对滚，刀具齿廓即可包络出被加工齿轮的齿廓。

范成法加工齿轮时，需将刀刃形成包络线的各个位置记录下来，就能看清轮齿的范成过程。

做本实验时，用图纸（自备）做轮坯，用齿轮范成仪来实现刀具与轮坯的对滚，再用铅笔（自备）将刀刃的各个位置画在轮坯上,就清楚地显示出轮齿的范成过程。

CQF-A型齿轮范成仪的结构如图1所示。

主要由圆盘、图纸压紧螺母、齿条刀具、托板、刀具压紧螺母、机座等组成。

圆盘的背面固联安装有模数ｍ＝2mm、Z=80的齿轮。

使圆盘后面的齿轮与拖板上的齿条相啮合，松开齿条上的两个旋钮型螺母，调整齿条刀相对分度圆的位置，可绘制变位齿轮齿形。

三．产品特点湖南长庆公司生产的CQF-A齿轮范成仪具有以下特点：（1）范成原理可靠。

采用齿轮与齿条啮合，刻度对应比较，说明齿轮在啮合过程中节园处系纯滚动。

底座与梭板采用燕尾槽配合，移动平稳，梭板每次移动3mm（滚动限位）。

设计的移动长度确保能够绘制出两个完整的齿形。

（2）齿条插刀质优。

齿条插刀采用进口有机玻璃进行机械精加工，刃口平整，不变形、强度好，使用寿命长。

四．主要配置及技术参数1. 范成仪基体范成仪基体主要包括底座与滑板、齿轮与齿条等零件。

实验渐开线齿轮齿廓范成原理实验一、实验目的1．掌握用范成法加工渐开线齿轮的根本原理，观察渐开线齿轮齿廓曲线的形成过程。

2．理解渐开线齿轮齿廓的根切现象和用径向变位防止根切的方法。

3．分析比拟标准齿轮与变位齿轮齿形的异同。

二、实验仪器和工具〔1〕齿轮展成仪。

〔2〕钢直尺、圆规、剪刀。

〔3〕铅笔、三角板、绘图纸。

三、实验原理由齿轮啮合原理可知：一对渐开线齿轮(或齿轮和齿条)啮合传动时，两轮的齿廓曲线互为包络线。

范成法就是利用这一原理来加工齿轮的。

用范成法加工齿轮时，其中一轮为形同齿轮或齿条的刀具，另一轮为待加工齿轮的轮坯。

刀具与轮坯都安装在机床上，在机床传动链的作用下，刀具与轮坯按齿数比作定传动比的回转运动，与一对齿轮(它们的齿数分别与刀具和待加工齿轮的齿数一样)的啮合传动完全一样。

在对滚中刀具齿廓曲线的包络线就是待加工齿轮的齿廓曲线。

与此同时，刀具还一面作径向进给运动(直至全齿高)，另一面沿轮坯的轴线作切削运动，这样刀具的刀刃就可切削出待加工齿轮的齿廓。

由于在实际加工时看不到刀刃包络出齿轮的过程，故通过齿轮范成实验来表现这一过程。

在实验中所用的齿轮范成仪相当于用齿条型刀具加工齿轮的机床，待加工齿轮的纸坯与刀具模型都安装在范成仪上，由范成仪来保证刀具与轮坯的对滚运动(待加工齿轮的分度圆线速度与刀具的挪动速度相等)。

对于在对滚中的刀具与轮坯的各个对应位置，依次用铅笔在纸上描绘出刀具的刀刃廓线，每次所描下的刀刃廓线相当于齿坯在该位置被刀刃所切去的局部。

这样我们就能清楚地观察到刀刃廓线逐渐包络出待加工齿轮的渐开线齿廓，形成轮齿切削加工的全过程。

四、齿轮范成仪的构造及使用方法简介实验所用的范成仪有两种规格，它们的构造原理一样。

范成仪构造如图1所示，由机座1，扇形盘2，旋钮3，齿条刀4，溜板5，螺母6等组成。

机座上有两孔为O1和O2；扇形盘可绕轴心(大扇绕O1，小扇O2)转动，扇形盘上装有扇形齿轮，溜板上装有齿条，它与扇形齿轮相啮合，在扇形齿轮的分度圆与溜板齿条的节线(分度线)上该有数字，挪动溜板时可看到它们一一对应，即表示齿轮的分度圆与齿条的节线(分度线)作纯滚动。

一、实训目的1. 理解齿轮范成仪的工作原理和操作方法。

2. 掌握齿轮范成仪的使用技巧，能够独立完成齿轮的范成加工。

3. 熟悉齿轮加工过程中的各项参数设置和调整方法。

4. 培养团队合作精神和实际操作能力。

二、实训设备1. 齿轮范成仪一台2. 插齿刀一把3. 齿轮坯若干4. 量具（游标卡尺、千分尺等）三、实训内容1. 齿轮范成仪的组成及工作原理2. 齿轮范成仪的操作步骤3. 齿轮加工参数的设置与调整4. 齿轮加工质量的检验四、实训过程1. 齿轮范成仪的组成及工作原理齿轮范成仪主要由主轴、工作台、插齿刀、齿轮坯等部分组成。

主轴带动插齿刀旋转，工作台带动齿轮坯移动，实现齿轮的范成加工。

齿轮范成仪的工作原理是利用齿廓啮合基本定律，将一对啮合的齿轮之一作为刀具，另一个作为齿坯，使两者仍按原传动比运动，同时刀具作切削运动，则在齿轮坯上便可加工出与刀具齿轮共轭的齿轮廓。

2. 齿轮范成仪的操作步骤（1）安装齿轮范成仪，调整好工作台的高度和位置。

（2）将齿轮坯固定在工作台上，确保齿轮坯与工作台垂直。

（3）根据齿轮加工要求，选择合适的插齿刀。

（4）调整插齿刀的位置，使其与齿轮坯的齿槽两侧齿廓形状相匹配。

（5）启动主轴，使插齿刀旋转，并调整工作台的速度，开始齿轮的范成加工。

（6）加工过程中，观察齿轮的加工情况，及时调整插齿刀的位置和角度，确保齿轮加工质量。

3. 齿轮加工参数的设置与调整（1）齿轮的模数：根据齿轮的设计要求，选择合适的模数。

（2）齿轮的齿数：根据齿轮的设计要求，选择合适的齿数。

（3）插齿刀的切削深度：根据齿轮的加工要求，调整插齿刀的切削深度。

（4）插齿刀的切削速度：根据齿轮的加工要求，调整插齿刀的切削速度。

（5）工作台的速度：根据齿轮的加工要求，调整工作台的速度。

4. 齿轮加工质量的检验（1）齿轮的齿形：使用游标卡尺测量齿轮的齿形，确保齿形符合设计要求。

（2）齿轮的齿距：使用游标卡尺测量齿轮的齿距，确保齿距符合设计要求。

实验三齿轮范成原理实验在工程中，齿轮齿廓的制造方法很多，但其中以用范成法（亦称展成法）制造最为普遍。

因此，有必要对这种方法的基本原理及齿廓的形成过程加以研究。

一、实验目的：1．了解用范成法加工渐开线齿轮的基本原理，观察齿廓渐开线部分及过渡曲线部分的形成过程。

2．了解渐开线齿轮在制造过程中产生根切现象的原因和避免根切现象的方法——变位法，并比较标准齿轮和变位齿轮各部分尺寸的异同点。

二、实验的原理和方法：1．基本原理：范成法是利用一对齿轮或齿条与齿轮啮合原理来加工齿轮的一种方法。

常见有滚齿（刀具为齿轮滚刀）法，插齿法（刀具为齿轮插刀，齿条插刀）。

我们这里只讨论齿条形刀具。

齿轮滚刀在绕其轴线自转时，其轴向剖面相当于一个沿轴线平移的齿条（见图2－1）。

滚刀范成加工齿轮是强制性地保证刀具和轮坯之间按齿条与齿轮啮合运动关系来保证齿形的准确和分度均匀。

同时再辅以切削及走刀等运动。

这样对于同一把刀具就能加工出同一模数m和压力角α的不同齿数z的齿轮。

齿条型刀具与传动用的齿条在齿形上的差别仅在于：刀具在其中线以上的高度为，比齿条高出了c*m，这部分的齿廓曲线是某种圆角部分，（图2－2）此圆角部分所范成出连接渐开线与齿根圆的某种过渡曲线，使被切齿轮在啮合传动时具有径向间隙。

由齿轮与齿条啮合传动的特点可知：用齿条型刀具加工齿轮时，被加工齿轮的分度圆始终等于节圆，而刀具上与之相切并作纯滚动的直线为节线。

齿轮范成加工中的两个重要因素是：a)运动条件：为了保证被加工齿轮的分度圆（始终等于节圆）与刀具的相切作纯滚动，一定要满足下列关系：。

b）刀具与轮坯的相对位置：加工标准齿轮时，必须以刀具的中线作为节线，使轮坯的分度圆与刀具中线相切作纯滚动，加工正（负）变位齿轮时，刀具的中线相对于轮坯中心外移（内移）一个xm使轮坯的分度圆与齿条刀具上另一条与中线平行的直线（节线）相切作纯滚动。

图2－3为一齿条刀具范成齿轮的过程，轮坯以ω回转，而齿条刀具以移动，通过机床运动链使，且轮坯分度圆与刀具节线相切，图中所示的是齿条插刀在对滚过程中在轮坯上切出的刀刃痕迹，这些刀刃痕迹的包络线即为被加工齿轮的渐开线齿廓曲线。

实验三齿轮范成实验一、实验目的1.掌握用范成法加工渐开线齿轮的基本原理，观察齿廓渐开线及过渡曲线的形成过程;2.熟悉渐开线齿廓的基本特征，掌握齿轮各部分的名称及基本尺寸的计算;3.了解渐开线齿轮齿廓的根切现象和用变位法避免根切的方法;4.分析比较标准齿轮与变位齿轮齿形的异同。

二、实验量仪说明1 . CFY-C型齿轮范成仪。

齿轮范成仪结构如图2-12所示，圆盘6代表被切削加工的齿轮毛坯，平放在底座5上，代表齿条刀具的齿条1的模数m=20mm ( 10 ) ;z=10,(20)，压力角=20°，通过螺钉安装在基座上。

齿条刀具的齿根高和齿顶高均为1.25mm，齿顶上端0.25m处不是直线，而是圆弧，用于加工齿轮齿根部分的过渡曲线。

毛坯3面上的齿轮4与范成仪滑板齿2啮合，保证了毛坯的分度圆沿着齿条刀具的分度线作无滑动的纯滚动。

2、铅笔、橡皮、剪刀、圆规、三角尺、绘图纸(学生自备)图2-12 CFY_C型齿轮范成仪1-齿条刀具; 2- 滑板齿; 3- 齿轮坯; 4- 齿轮;5-底座;6--圆盘;7-压紧螺母;8--小轴;9-螺母-对渐开线齿轮(或齿轮和齿条)啮合传动时，两轮的齿廓曲线互为包络线(齿轮啮合原理)。

范成法就是利用这一原理来加工齿轮的。

用范成法加工齿轮时，一个轮为齿条的刀具，另一轮为待加工齿轮的轮坯。

刀具与轮坯都安装在机床.上，在机床传动链的作用下，刀具与轮坯按作定传动比作回转运动，同时，刀具还一-边作径向进给运动(直至全齿高)，另一边沿轮坯的轴线作切削运动，这样刀具的刀刃就可切削出待加工齿轮的齿廓。

由于在实际加工时看不到刀刃包络出齿廓的过程，故通过齿轮范成实验来表现这一过程。

在实验中所用的齿轮范成仪相当于用齿条刀具加工齿轮的机床，待加工齿轮的纸坯与刀具模型都安装在范成仪上，由范成仪来保证刀具与轮坯的对滚运动(待加工齿轮的分度圆线速度与刀具的移动速度相等)。

对于在对滚中的刀具与轮坯的各个对应位置，依次用铅笔在纸上描绘出刀具的刀刃廓线，每次所描下的刀刃廓线相当于齿坯在该位置被刀刃所切去的部分。

齿轮的范成实验报告一、实验目的1、掌握用范成法切制渐开线齿轮的基本原理。

2、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、分析比较标准齿轮与变位齿轮的异同点。

二、实验仪器1、传统机械式齿轮范成仪；2、圆规、三角尺，铅笔，圆形绘图纸一张范成仪的构造如图1－1所示。

圆盘1绕其固定轴心O转动，在圆盘1上固定有周边切有齿的扇形齿2，齿条3固定在横板4上，并可沿机座7作水平方向移动，齿条移动时带动扇形齿转动，齿条与齿啮合的中心线所形成的圆（以O为圆心）等于被加工齿轮的分度圆。

通过齿条、扇形齿的作用使圆盘相对于横拖板的运动与被加工齿轮相对于齿条刀具的运动一样。

松开紧固螺钉5；刀具6可以在横拖板4上沿垂直方向移动，从而可以调节刀具中线至被加工轮坯中心的距离，这样就能加工标准或变位齿轮。

三、实验原理范成法又称展开法，共轭法或包络法。

范成法加工就是利用机构本身形成的运动来加工的一种方法。

对齿轮传动来说，一对互相啮合的齿轮其共扼齿廓是互为包络的。

因此加工时视其一轮为刀具，另一轮视为待加工轮坯。

只要刀具与轮坯之间的运动和一对真正的齿轮互相啮合传动一样，则刀具刀刃在轮坯的各个位置的包络线就是渐开线。

实际加工时，刀具除作展成运动外还沿着轮坯轴线作切削运动。

本实验将模拟齿条插刀范成加工渐开线齿轮的过程（与实际不同之处在于实验中轮坯静止，齿条绕其作纯滚动，但二者的相对运动与实际加工时相同）。

四、实验内容1、观察机械式齿轮范成仪，了解刀具与轮坯的相对运动关系。

2、根据已知的刀具参数和被加工齿轮的分度圆直径，计算被加工齿轮的基圆、最小变位系数、最小变位量、齿顶圆、根圆等参数。

3、把“轮坯”安装到仪器的圆盘上，必须注意对准中心。

4、调节刀具中心，使其与被加工齿轮分度圆相切。

5、“切制“齿廓，注意轮坯上齿廓形成的过程。

6、观察根切现象。

五、实验步骤1、根据已知的刀具参数，计算出被加工齿轮分度圆直径、最小变位系数、最小变位量，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，然后根据计算数据分别画在两张图纸上，并沿最大圆的圆周剪成圆形纸片作为本实验用的“轮坯”2、把“轮坯”安装到仪器的圆盘上，必须注意对准中心；3. 绘制标准齿轮齿廓(1)将齿坯装在圆盘上，并压在齿条刀具下后用压环螺母固定。

实验四 齿轮范成加工实验一、实验目的：1、掌握用范成法加工渐开线齿廓的切齿原理，观察齿廓的渐开线及过渡曲线的形成过程；2、了解渐开线齿轮产生根切现象和齿顶变尖现象的原因及用变位来避免发生根切的方法；3、分析、比较渐开线标准齿轮和变位齿轮齿形的异同点。

二、实验设备和用具：1、齿轮范成仪；2、A3绘图纸一张；3、自动铅笔(0.5)、橡皮、圆规、三角尺、剪刀。

三、实验原理：范成法是利用一对齿轮（或齿条与齿轮）相互啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿廓的方法。

刀具刃廓为渐开线齿轮（齿条）的齿形，它与被切削齿轮坯的相对运动，完全与相互啮合的一对齿轮(或齿条与齿轮）的啮合传动一样，显然这样切制得到的轮齿齿廓就是刀具的刃廓在各个位置时的包络线。

本范成仪所用的两把刀具模型为齿条型插齿刀，其参数为1m =20mm 和2m =8mm, a=20°, *a h =1,*c =0.25。

仪器构造简图如图 1所示。

圆盘2代表齿轮加工机床的工作台；固定在它上面的圆形纸代表被加工齿轮的轮坯，它们可以绕机架5上的轴线O 转动。

齿条3 代表切齿刀具，安装在滑板4上，移动滑板时，齿轮齿条使圆盘2与滑板4作纯滚动，用铅笔依次描下齿条刃廓各瞬时位置，即可包络出渐开线齿廓。

齿条刀具3可以相对于圆盘作径向移动，当齿条刀具中线与轮坯分度圆之间移距为xm 时（由滑板4上的刻度指示）(或者事先计算出轮坯的各齿根圆，则只要使刀具的刃顶线与齿根圆相切即可，本实验釆取这个方法。

） 齿轮分度圆则和与刀具中线相平行的节线相切并作纯滚动，可切制出标准齿轮(xm=0)或正变位（xm>0)、负变位（xm<0)齿轮的齿廓。

1、 压板2、圆盘3、齿条刀4、滑板5、机架2、四、实验内容要求完成切制m=8mm z=20标准齿轮和m=20mm z=8标准齿轮和 正变位齿轮(x=0.53)渐开线齿廓，三种齿廓每种必须绘制出两个完整的齿形，比较这三种齿廓。