齿轮范成实验

           实验指导书及实验报告

   

    班  级

      姓  名

      时  间

学  号

一、   实验目的

1、掌握用范成法切制渐开线齿轮齿廓的基本原理；

2、了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和用变位修正来避免根切的方法；

3、分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。

二、   设备和工具

1、CJDJ—型齿轮范成仪；

2、圆规、三角板、绘图纸、剪刀、两支不同颜色的铅笔或圆珠笔，计算器（ 学生自备）

三、   试验原理和方法

    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齿轮的一种方法。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，完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样，同时刀具沿轮坯的轴向作切削运动，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形成的过程。

齿轮范成仪所用刀具模型为齿条插刀，仪器构造如图：

零件1可绕其芯轴O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、齿轮的啮合带动零件1转动，在横拖板上通过螺钉固定了两个齿条刀具模型3、4，齿条插刀的参数为：压力角α＝20°；齿顶高系数ha*＝1；径向间隙系数C*＝0.25；模数m ＝20、模数m ＝8，圆盘芯轴直径＝35mm。

四、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、调节刀具中线,使其与被加工齿轮分度圆相切，刀具处于切制标准齿轮时的安装位置上；

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大约2mm时，即在代表轮坯的图纸上用铅笔沿刀具轮廓描下其位置，此时应注意铅笔的落笔方向必须始终保持一致，直至形成一至两个完整的轮齿为止，描画的过程中应注意齿廓形成过程；

5、观察根切现象，即观察刀具齿顶线是否超过被加工齿轮的啮合极限点；

6、重新调整刀具，即调整螺钉，使刀具中线对准与分度圆相切的位置，然后向下平行移动刀具，移动距离为避免根切的最小变位量，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、实验报告

1、实验要求：

用范成仪加工出一个模数m=20, Z=8标准齿轮和模数m=20, Z=8的变位齿轮各一个；m=8，Z=20或34标准齿轮任选一个。

2、原始数据：

（1）齿条：模数m＝20齿数选择范围在Z=8；模数m＝8齿数选择范围在Z=20或34；压力角：α＝20°  齿顶高系数ha*＝1   径向系数c*＝0.25

3、计算结果：

4、实验分析：

5、思考题：

1、通过实验，说明你所观察到的根切现象是怎样的？是什么原因引起的？如何避免根切？

2、记录得到的标准齿轮齿廓和变位齿轮齿廓是否相同？为什么？

3、比较用同一条齿条刀具加工出来的标准齿轮和正变位齿轮的几何参数：m、α、r、ra、rb、rf、ha、hf、h、p、s、sb、sa、sf中哪些变了？哪些没变？为什么？　　

 

第二篇：齿轮范成

                               机械设计基础（II）实验报告                        班级  __________

                                                                                           姓名 __________

                                    渐开线直齿圆柱齿轮的实验研究指导说明             学号 __________

一、 要求：

1、  了解渐开线齿轮的各种加工方法，掌握范成法加工齿轮的原理；

2、  通过自学初步掌握渐开线齿廓的根切现象及避免根切的措施、变位齿轮几何尺寸的变化、变位齿轮的啮合传动、齿轮传动类型及其选择；

3、  掌握标准及变位齿轮各基本参数的计算方法。

二、 课前要求：

1、 自学第4.5章节（渐开线齿廓的根切及其变位修正P141-145），掌握范成法加工齿轮造成根切的原因及避免根切的措施；

2、 自学第4.6章节(渐开线变位齿轮P145-149)，掌握标准齿轮与变位齿轮的异同点，并会根据相关参数计算变位齿轮的各项几何参数；

3、 自学第4.7章节（渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计P149-155），掌握齿轮传动的类型及其选择和齿轮传动的设计步骤。

三、思考题

1、齿条刀具加工齿轮的运动条件是什么？

2、影响根切的因素有哪些，加工时可采取的避免根切的措施是什么？

3、范成法切出的齿廓曲线全部是渐开线吗?在图上画出其渐开线部分及根切部分。

4、标准齿条型刀具的齿廓与普通齿条相比，有什么不同？

5、影响根切的因素有哪些，加工时可采取的避免根切的措施是什么？

6、设计一对圆柱齿轮传动，要求传动比3.6，传动比误差不超过E0.5%，中心距150mm，模数2mm，ha*=1，c*=0.25，重合度大于1.4，齿顶厚度大于0.5个模数，小齿轮变位系数x=0.79。若用实验室现有设备部件能否组成一套范成仪用以加工你设计出的大齿轮，为什么？

四、完成内容

１、了解掌握实验仪器原理及正确组装。

２、根据个人所分配到的题目及实验室设备清单完成相关计算，填入后面的计算表格，并列出应选的实验室设备清单：

题目a：1） m=15，a＝20°，Z＝10，h_a*=1，c*=0.25

2）m=10，a＝20°，Z＝18，h_a*=1，c*=0.25   

题目b：1） m=15，a＝20°，Z＝6，h_a*=1，c*=0.25

2）m=7.5，a＝20°，Z＝20，h_a*=1，c*=0.25

题目c： 1）m=10，a＝20°，Z＝9，h_a*=1，c*=0.25

2）m=10，a＝20°，Z＝15，h_a*=1，c*=0.25

五、实验步骤

²标准齿轮

1）根据计算裁好图纸轮坯，并在其上将齿顶圆、齿根圆、基圆、分度圆画出；

2）根据题目选择适当的设备部件进行组装后，将裁好的白纸用压环压在圆盘上，并注意尽可能使圆纸中心和圆盘中心重合；

3）调整齿条刀相对于滑架位置、使齿条刀刻尺基线对准滑尺零线，然后用螺钉紧住。以保证刀具线和齿轮分度圆相切；

4）将滑架沿底座导轨移动，每移2—3毫米。即用削尖铅笔将齿条刀齿廓画在白纸上，相当于刀具范成齿轮坯一次。这样继续不断移动滑架。刀具和齿坯还在不断地进行着范成运动，刀具齿廓在范成运动中的各个位置相继地画在齿坯上。这一系列刀具位置的包络线即齿坯轮齿的齿廓，直到范成出的半个齿轮为止，并观察是否根切现象；

5）在所范成齿轮上标出db、d、da、df  、 p、s、e、pb、pn  ，并将实验数值及计算数值填入实验报告的数据表格中。

²修正齿轮

1）按不根切条件计算最小移距量，将齿条刀具移到所需的刻度，并用螺钉紧住；

2）松开圆盘上压环，将白纸转过180度，重新再用压环紧住，并根据变位后的计算数据，在其上将齿顶圆、齿根圆、基圆、分度圆画出；

3）用画标准齿轮齿廓一样的方法，画出半个修正齿轮，并观察是否有根切现象，齿形和标准齿轮比较有何区别。

4）在所范成齿轮上标出db、d、da、df  、 p、s、e、pb、pn  ，并将实验数 值及计算数值填入实验报告的数据表格中

图1 渐开线齿轮范成仪

附一：计算表格