渐开线齿轮范成原理实验报告

实验一 齿轮范成原理

一、目的

1. 掌握用范成法切制渐开线齿廓的基本原理，了解齿廓曲线的渐开线部分及过渡曲线部分的形成过程；

2. 了解渐开线齿轮的根切现象、齿轮变尖现象及其产生的原因；

3. 了解变位齿轮的切制方法，并比较变位齿轮与标准齿轮的异同点。

二、设备及工具

1. 齿轮范成仪。

2. 3号图纸一张，削尖的铅笔两支，三角板，橡皮，计算器（学生自备）。

三、实验原理

范成法加工渐开线齿廓，是利用一对齿轮（或齿轮与齿条）互相啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来切齿的。如将共轭齿廓中的一个齿廓磨成刀刃（即齿轮刀具），另一为齿轮毛坯，当刀具和齿轮毛坯的分度圆相切并作纯滚动时，齿轮刀具的刀刃就可在齿轮毛坯上切出齿廓。又因为两个任意半径的基圆的渐开线都互为包络线，故可以用任一具有渐开线齿廓的刀具范成加工任意基圆的渐开线齿廓。其中基圆半径为无穷大的齿条刀具的渐开线齿廓最简单，是一条直线，这就是加工渐开线齿轮用的齿条刀具的轮廓。

范成仪上齿条刀具齿廓和被加工齿廓的主要参数见下表：

序 号 齿条刀具参数 被加工齿轮

主要参数 类 型

1 m=8mm α=20°

1hxa Cx=0.25 Z=20 x=0 标 准

2 m=16mm α=20°

1hxa Cx=0.25 Z=10 x=0 标 准

3 m=16mm α=20°

1hx0 Cx=0.25 Z=10 x=0.4375

xm=7mm 正 变 位

图2—1是齿轮范成仪的简图，图中1为圆盘，它装在机架4上并绕0点转动，表示被加工齿轮的图纸将固定在此圆盘上。3为溜板，它在机架4的导轨上作水平移动。圆盘1与溜板3用齿轮、齿条联接，以保证溜板与圆盘作相对纯滚动，实验时，代表齿条刀具的有机玻璃模型板2用螺钉装在溜板3上，松开螺钉5即可调整它与被加工齿轮的径向距离。

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chmmma

轮坯：分度圆直径mmd160，故齿数8mdz

齿轮范成实验

一、 实验目的

1.观察渐开线齿廓的范成形成过程，掌握范成法加工齿轮的原理。

2.了解根切产生的原因及避免根切的方法。

3.分析比较标准齿轮与变位齿轮的异同点。

二、实验设备和工具

1.齿轮范成仪，绘图纸，剪刀

2.学生自备圆规，铅笔,三角板等

三、实验原理

范成法（也称展成法或包络法）是利用一对渐开线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切制齿轮的一种方法。加工时如果把其中一个齿轮（或齿条）制成刀具,另一齿轮看成轮坯，使两者以恒定的传动比转动（范成运动），则在各个瞬时所画刀刃位置的包络线，便在轮坯上形成了渐开线齿廓。为了能清楚的观察到加工刀刃相对齿坯的各个位置和包络线形成的全过程通常采用齿轮范成仪来进行范成实验。

四、齿轮范成仪的结构

齿轮范成仪有多种结构型式，常用的是齿轮齿条啮合传动。如图所示；它是由圆形托盘，压环螺母，齿条刀具,溜板，锁紧螺钉等组成，圆形托盘背面上装有齿轮,它和溜板上的齿条啮合。使用时，首先用绘图纸做成圆齿坯，用压环螺母固定在托盘上，齿条刀具安装在移动溜板中，并用锁紧螺钉固定。推动溜板，齿条刀具可随溜板做水平左右移动。通过齿条齿轮纸坯随托盘其轴线转动。松开锁紧螺钉可调节齿条刀具相对齿坯中心径向位置，用来范成变位齿轮齿廓。

五、实验步骤

1.实验准备工作

根据范成仪齿条刀具的m=16mm,齿坯的齿数z=17,先计算出齿坯的分度圆d,基圆db，齿根圆df，齿顶圆da的直径。并在绘图纸上绘出标准齿轮的齿根圆、基圆、分度圆、齿顶圆，以及变位齿轮的齿根圆、齿顶圆（变位系数x值由指导教师给出）。

2. 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。

(2)松开锁紧螺钉，调整刀具径向位置，使刀具的节线与齿坯分度圆相切，拧紧锁紧螺钉。

(3）将齿条刀具推至左边（或右边）极限位置，用笔在轮坯上画出齿条刀具的齿廓曲线，然后向右（或左）每次移动刀具3～5mm画一次刀具齿廓曲线，直到绘出2～3个完整的齿廓为止。这些齿廓的包络线即为标准渐开线齿轮的齿廓。

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