齿轮范成原理实验报告

渐开线齿轮齿廓范成实验- 机械设计基础

渐开线是一种齿廓曲线，具有相对滚动过程中齿面接触良好、传动精度高等优点，广泛应用于各种机械传动中。齿轮是渐开线的常见应用，而齿轮的齿廓设计对保证传动的性能至关重要。本文将介绍渐开线齿轮齿廓的范成实验流程及方法。

渐开线齿轮齿廓的范成实验主要依据以下原理：

1.渐开线齿轮齿廓曲线的方程

若一个圆在另一个圆内滚动，且同时保持两圆心之间距离不变，则圆上某点的轨迹为渐开线。圆的轨迹称为基圆，而另一圆称为从动圆。若基圆为圆柱，从动圆为齿轮，则圆心所在直线即为两齿轮轴线。令Z1和Z2分别为主动轮和从动轮的齿数，d1和d2分别为主动轮和从动轮的分度圆直径，则渐开线方程为：

x=a(θ-sinθ)

其中a=d1/2，θ为参数，s=Z2/Z1，实际计算时一般采用插齿法进行计算。

2.插齿法

插齿法也称为逐齿法，主要用于推导渐开线齿轮齿廓。其基本思想是从基圆上一点出发，逐步向定轴方向平移，并将平移轨迹图转换为从动轮上的齿廓。

1.确定齿轮参数

在进行齿轮齿廓范成实验前，需要先确定齿轮的参数，包括齿数、分度圆直径、法向压力角等。一般情况下，齿轮的参数由机械设备工程师根据实际需求进行设计。

2.绘制齿轮的CAD图

根据齿轮的参数绘制齿轮的CAD图，使用CAD图软件或其他计算机辅助设计软件完成齿轮的绘制工作。

3.使用CNC机床制作齿轮母模

在完成齿轮的CAD图设计后，将其通过CAM软件编程，使其转化为CNC机床所能识别的指令，然后通过CNC机床进行齿轮母模的加工。

4.制作齿轮精度测量仪

制作齿轮精度测量仪，测量仪主要包括准确的齿轮中心定位装置，精确的齿廓扫描仪和数据处理器等。 5.进行齿轮齿廓范成实验

利用齿轮的母模和精密齿轮测量仪，将齿轮母模和齿轮之间进行相互配合和精密测量，即可获得高精度的齿轮齿廓。

机械原理实验指导书 1

实验三 渐开线齿轮范成原理及直齿圆柱齿轮基本参数的测定与分析

一、渐开线齿轮范成原理：

一)、实验目的

1、了解范成法加工渐开线齿轮的基本原理，观察渐开线齿轮的轮廓曲线具体形

成过程。

2、了解渐开线齿轮产生根切现象的原因及其避免的方法。

3、分析比较标准齿轮和变位齿轮齿形和尺寸的异同点。

二)、实验仪器及工具

1、齿轮范成仪（每人一台），绘图纸一张，透明纸一张。

2、铅笔、圆规、三角尺等（自备）。

三)、实验原理

范成法是利用一对齿轮（或齿轮齿条）互相啮合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。刀具与轮坯在机床链作用下一方面作定传动比传动，

完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样。另一方面作径向进给运动并沿轮坯的轴向

作切削运动，这样切出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

具的齿廓，可以证明其所包络出来的齿廓也是渐开线。现在用齿条渐开线（基因半径

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，我们看不清刀刃形

成包络轮齿的过程，所以通过齿轮范成仪来表现这一过程，用铅笔将刀具刀刃的各个

位置描绘在轮坯纸上，这样我们就能清楚地观察到轮齿范成的过程。

在形成过程中，为了能形成被加工齿轮的径向间隙，刀具的齿顶高应加高。即：

ha=（ha*+c*）m，如图3－l所示。

四)、齿轮范成仪的构造及使用方法简介：

范成仪构造如图3—2所示，由机座、扇形盘、旋纽、齿条刀、溜板、螺钉等组

成。机座上有二孔，扇形盘2可绕轴心转动，齿条刀安装在溜板上，当移动溜板时借

助于齿轮齿条的传动迫使轮坯（扇形盘）上的分度圆与溜板上的齿条中线作纯滚动．齿

条中线与分度圆上刻有数字，移动溜板时，可以看到它们一一对应，即表示齿轮分度

圆在齿条中线上作无滑动滚动．松开螺钉可改变齿条刀具相对于轮坯中心的距离，因 机械原理实验指导书 2

齿轮范成原理实验

齿轮是机械传动中常用的一种传动方式，具有传递功率、转速和转矩等特点。其传动效率高、噪音低、寿命长等优点，被广泛应用在各种机械领域中。本文将介绍齿轮范成原理实验，旨在帮助读者更好地了解齿轮工作原理。

一、实验原理

齿轮传动是利用两个或多个啮合的齿轮，通过齿形的改变而实现转动传递动力和扭矩的机械传动方式。实验中，通过模型模拟齿轮的啮合过程，演示齿轮的范成原理。

二、实验仪器

齿轮模型、测量工具、数据记录器等。

三、实验步骤

1.检查齿轮模型是否安装正确，有无异物和损坏。

2.测量齿轮的齿数、模数、压力角等参数，并记录下来。

3.调整齿轮的位置，使得两个齿轮啮合，根据齿轮的齿数和模数计算出齿轮的传动比。

4.启动齿轮模型，观察齿轮的啮合过程，记录齿轮的传动情况，例如转速、转矩、噪音等。

5.根据实验数据，计算齿轮传动效率，分析齿轮传动的优缺点。

四、实验注意事项

1.在进行实验前，应当认真检查齿轮模型的装配情况和参数符合要求，确保实验的可靠性和安全性。

2.避免使用过高的转速，以免造成齿轮的损坏或者伤害实验人员。

3.在实验过程中，应注意观察齿轮的转动状态和传动效率等数据，记录实验数据时精确到小数点后一位。

4.实验结束后，应停止电源并拆卸齿轮模型，清洁齿轮和测量工具，并妥善保存。

五、实验结果分析 通过齿轮范成原理实验，可以了解齿轮的工作原理及传动特点。实验数据的分析可以得出以下结论：

1.齿轮传动中，齿轮的齿数、模数和压力角等参数对传动效率和精度有着重要的影响。

2.齿轮传动比可以根据齿数和模数计算，传动效率随着传动比的增大而降低，但传动能力增强。

3.齿轮传动的噪音和振动会随着转速的增加而增大，但传动效率也会相应提高。

齿轮范成原理实验报告数据

齿轮是一种常见的传动装置，在机械制造行业中应用广泛。齿轮的传动原理是利用轮齿之间的啮合来传递动力和运动，因此齿轮的设计和制造非常重要。本实验主要通过实验数据的分析，探究齿轮的范成原理。

一、实验原理

齿轮范成原理是指用一个齿轮来制造另一个齿轮时，制造成品的模具齿轮称为母齿轮，被制造成品的齿轮称为子齿轮。当母齿轮和子齿轮啮合时，子齿轮可以复制母齿轮的齿形和齿距。这个过程称为范成。

通常用刀具在母齿轮上切削出与齿形相同的齿槽（即范），把范放在待加工的齿轮上，然后利用滚刀或齿轮刀等加工工具，在待加工的齿轮上加工出与母齿轮相同的齿形和齿距的齿轮。这种方法适用于全部齿数位数相同的齿轮，或少量齿数不同但斜齿轮加工时。

二、实验内容

本实验主要通过制作母齿轮、按照范成原理制造子齿轮和检测子齿轮的啮合效果来探究齿轮范成原理。实验过程如下：

1. 选择一个适合制作母齿轮的材料。

2. 设计并制作母齿轮，注意保证母齿轮的齿距和齿数。

3. 利用刀具在母齿轮上切削出与齿形相同的齿槽（即范）。

4. 用此范进行子齿轮的制作，注意子齿轮的齿形和齿距必须与母齿轮相同。

5. 组装母齿轮和子齿轮，检查它们的啮合是否正常。

三、实验步骤

1. 选择适合制作母齿轮的材料。本实验选择了一种金属材料，比较容易加工和表面光滑度好。

2. 设计并制作母齿轮。我们选择了一个20齿的齿轮作为母齿轮，材料为黄铜。需要注意的是，首先需要计算出母齿轮的齿距和齿数，才能按照设计进行制作。

3. 在母齿轮上切削出齿槽。使用刀具在母齿轮表面上切割出与齿形相同的齿槽，即范。在切削过程中需要控制好加工参数，比如切削深度、速度等。 4. 利用范制造子齿轮。将范与待制造子齿轮进行啮合，在待制造子齿轮表面上形成与母齿轮相同的齿形和齿距。同样，在制造子齿轮时需要控制好加工参数和啮合效果。