渐开线齿轮范成实验

  渐开线齿轮范成实验

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、通过观察渐开线齿轮的轮廓曲线具体形成过程,了解齿轮的根切现象及避免根切的方法;

3、分析比较标准齿轮与正负变位齿轮齿形变化的异同点。

二、     实验仪器及工具

1、齿轮范成仪。

2、铅笔、圆规、三角板、剪刀等(自备)。

3、300X300mm2的厚图纸两张。

三、     齿轮范成法原理

范成法是利用一对齿轮(或齿轮齿条)互相啮合时,共轭齿廓互为包络线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,刀具和轮坯在机床链作用下保持定传动比传动,完全和一对真正的齿轮相互啮合传动一样,刀具作径向进给运动的同时,还沿轮坯的轴向作切削运动。这样切出的齿廓就是刀刃在各个位置的包络线。若用渐开线作刀具的齿廓,可以证明其所包络出的齿廓必为渐开线。今用齿条渐开线(基园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,看不到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,用铅笔将刀刃的各个位置描绘在轮坯纸上,这样就能清楚地观察到轮齿范成的过程。

四、     齿轮范成仪的构造及使用方法简介

齿轮仪所用的刀具模型为齿条插刀,其结构示意图如下:

图2-1  渐开线齿廓范成仪

圆盘1代表工作台,其上安装齿轮毛坯,它可绕轴心O旋转(通过旋转小齿轮3),工作台下面d=Φ238mm齿轮2与齿条4啮合,齿条4(即刀架)可在机架5上沿导轨移动,使工作台1相对刀架4在Φ240mm的圆上做无滑动的纯滚动,也就是说,该范成仪只能加工分度圆是Φ238mm的齿轮。齿条刀6可安装在相对轮坯的不同位置,如齿条刀6安装在其中线与轮坯的分度圆相切的位置,可切制出标准渐开线齿轮;若齿条刀6的中线与轮坯的分度圆不相切,而移动了一定距离(其移距xm可在刀架4的刻度上直接读出),则可按移动距离的方向和大小,切制出各种正变位或负变位齿轮。本范成仪备有的齿条刀,其参数为:

m=14mm  ;   α=20? (用于加工Z=17的齿轮)

齿条刀中线上下的齿高均为1.25mm,齿条刀齿顶的0.25mm不是直线而是圆弧,用来切制被切齿轮齿根部的齿廓过渡圆弧。

五、     实验步骤

1、切制m=14mm,Z=17的三种齿轮:

(1)  根据所用范成仪的模数m和分度圆直径d求出被切齿轮的齿数Z,并计算出其齿顶圆直径da,齿根圆直径df和基圆直径db;

(2)  在一张厚图纸上,分别以da,df,d和db   为直径画出四个同心圆,并将图纸剪成直径比da大3mm的圆形;

(3)  把m=14mm,Z=17的轮坯图纸标准齿轮那一部分,压紧在工作台上(注意同心),刀架4上安装m=20mm的齿条刀6,调整齿条刀6的中线与轮坯的分度圆相切。(此时,齿条刀6上的刻线标记对准刀架4上刻度标尺的0位置),推动刀架4到左右端位置,都要保证刀具中线与分度圆相切,这样刀具才安装正确了。然后将刀架4放到左边(或右边)的极限位置,开始用削尖的铅笔没齿条刀6 齿廓,在图纸上画下刀具齿廓在轮坯上的投影线,然后通过旋转小齿轮3,带动工作台连同轮坯转过一个小角度,同时向右(或左)轻轻推动刀架4,使其移一个很小的相应距离(约2-3mm),再用铅笔绘出齿条刀6齿廓在轮坯上的投影。继续重复上述工作,直到齿条刀6移动到了另一端极限位置,齿条刀6齿廓在各个位置的投影线包络出来的就是标准渐开线齿轮的齿廓。

(4)  把轮坯图纸正变位齿轮那一部分压紧在工作台上,把齿条刀6从1)位置退(远离轮坯中心O)一段距离;

移距xm=(+0.5)*14mm=+7mm,按照1)的相同方法绘制出的包络线就是变位系数为+0.5的正变位齿轮的齿廓。

(5)  把轮坯图纸负变位齿轮那一部分压紧在工作台上,把齿条刀6从1)位置退(靠近轮坯中心O)一段距离;

移距xm=(-0.5)*14mm=-7mm,按照1)的相同方法绘制出的包络线就是变位系数为-0.5的正变位齿轮的齿廓。

2、根据齿条刀m=14mm,被加工齿轮Z=17,变位系数分别为0,+0.5,-0.5的情况,计算齿轮各参数,填入实验报告表中,并将计算结果进行比较;

3、将计算结果与实验模拟加工的齿轮进行对照,加深对范成原理及变位齿轮加工和异同的理解。

六、     实验报告内容要求

1、齿轮范成仪基本给定参数;

2、计算数据与实验结果分析;

3、思考题

(1)  加工标准齿轮与变位齿轮时,啮合线的位置及啮合角的大小是否有变化?为什么?

(2)  通过实验,说明你所观察到的根切现象是怎样的?是由于什么原因引起的?避免根切的方法有哪些?

附件一    渐开线齿轮范成原理实验报告

一、齿轮齿数计算和比较表

(一)刀具参数:m=     mm;α=     ; ha=hf-1.25m

(二)齿轮齿数计算和比较表:

  被加工齿轮齿数: Z=     ;m=     mm;ha*=1;c*=0.25;α=     

正变位系数:X=+

负变位系数:X=-

                                              单位:mm

注:1、“齿形比较”指定性地说明标准齿轮与变位齿轮的分度圆齿厚的差别;

2、“是否根切”指定性地说明“是”或“否”;

3、附所画的渐开线齿廓图(贴在实验报告上)。

思考题:

1) 加工标准齿轮与变位齿轮时,啮合线的位置及啮合角的大小是否有变化?为什么?

答:没变化.因为.对于齿轮与齿条啮合传动,不论是加工标准齿轮还是变位齿轮,齿条刀的直线齿廓总是保持原来的方向不变,因此啮合线与节点的位置始终保持不变。

2) 通过实验,说明你所观察到的根切现象是怎样的?是由于什么原因引起的?避免根切的方法有哪些?

答:切制标准齿轮时,没出现根切现像,正变位后也没出现根切现像,负变位后,出现根切现像.

原因是当用范成法切制齿轮时,若刀具齿顶线超过啮合极限点,则出现根切现像。实验中切制标准齿轮时,由于被切齿轮齿数Z=17=Zmin,所以刀具齿顶线没超过啮合极根点,不根切。同理,正变位后,刀具齿顶线更没超过啮合极根点,不根切。而负变位后,刀具齿顶线超过啮合极限点,出现根切现像。

避免根切的方法有(1)减小刀具齿顶高系数及加大压力角,使用非标准刀具。(2)在加工齿轮时,采用变位修正法。

 

第二篇:渐开线齿轮范成实验

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。

3、绘制变位齿轮齿廓

(1)重新安装轮坯。

(2)调整刀具径向位置,使齿条刀具的分度线相对于绘制标准齿轮的位置下移xm距离(正变位)或上移xm距离(负变位)。

(3)按绘制标准齿轮齿廓的方法,绘出2~3个完整齿的变位齿轮齿廓。

4.观察绘得的标准齿轮齿廓和变位齿轮齿廓

 标准渐开线齿轮的齿廓                  正变位齿轮的齿廓

六、 完成实验报告并回答思考题

已知数据

基本参数m=16  ;z=17  ; *=   ;c*=  ;变位量xm=±10  

实验结果

思考题:

(1)比较标准齿轮与变位齿轮的异同点;比较计算结果与实验结果,分析误差产生的原因;

(2)根切现象是如何产生的,为了避免根切可采取哪些措施?

已知数据

基本参数m=16  ;z=17  ; *=1.0  ;c*=0.25;变位量xm=+10  

实验结果

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