齿轮范成实验

实验二实验二 齿轮范成实验齿轮范成实验 实验项目名称 齿轮范成实验实验项目名称 齿轮范成实验 实验项目性质 验证性实验项目性质 验证性 所属课程名称 机械原理所属课程名称 机械原理 实验计划学时 实验计划学时 2 2 学时学时 一 实验的目的一 实验的目的 通过本实验的学习 使学生掌握用范成法加工渐开线齿轮的基本原理 观察渐开线齿轮齿廓曲线的形成过程 了解渐开线通过本实验的学习 使学生掌握用范成法加工渐开线齿轮的基本原理 观察渐开线齿轮齿廓曲线的形成过程 了解渐开线 齿轮齿廓的根切现象和用径向变位避免根切的方法 分析比较标准齿轮与变位齿轮齿形的异同 为后续齿轮传动设计计算奠定齿轮齿廓的根切现象和用径向变位避免根切的方法 分析比较标准齿轮与变位齿轮齿形的异同 为后续齿轮传动设计计算奠定 基础 基础 二 实验内容和要求二 实验内容和要求 1 1 根据给定 根据给定 A A B B C C 数据 利用齿轮范成仪模拟范成法加工渐开线标准齿轮和变位齿轮轮齿的过程 数据 利用齿轮范成仪模拟范成法加工渐开线标准齿轮和变位齿轮轮齿的过程 2 2 对标准齿轮 变位齿轮的齿廓进行比较 对标准齿轮 变位齿轮的齿廓进行比较 3 3 测定齿轮各部分几何尺寸和参数的关系 测定齿轮各部分几何尺寸和参数的关系 三 本实验的基本原理和方法三 本实验的基本原理和方法 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 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 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 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 即 ha ha ha c ha c m m 如图 如图 2 12 1 所示 所示 图图 2 12 1 标准齿条刀具参数示意图标准齿条刀具参数示意图 四 实验主要仪器设备和材料及其基本工作原理四 实验主要仪器设备和材料及其基本工作原理 1 1 齿轮范成仪一台 齿轮范成仪一台 2 2 A3A3 图纸一张 剪成直径为图纸一张 剪成直径为 300mm300mm 左右的圆形 中心挖一个直径为左右的圆形 中心挖一个直径为 42mm42mm 的孔 的孔 3 3 普通测量尺及圆规 铅笔 量角器 橡皮 剪刀 学生自备 普通测量尺及圆规 铅笔 量角器 橡皮 剪刀 学生自备 范成仪结构如图范成仪结构如图 2 22 2 所示 由机座所示 由机座 1 1 扇形盘 扇形盘 2 2 旋钮 旋钮 3 3 齿条刀 齿条刀 4 4 溜板 溜板 5 5 螺母 螺母 6 6 等组成 机座上有两孔为等组成 机座上有两孔为 O O1 1和和 O O2 2 扇 扇 形盘可绕轴心形盘可绕轴心 大扇绕大扇绕 O O1 1 小扇 小扇 O O2 2 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圆与溜板齿条的节线 分度线分度线 上刻有数字 移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上刻有数字 移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 分度线分度线 作纯作纯 滚动 把一个分度圆直径与扇形齿轮的分度圆直径相等的待加工齿轮的纸坯固联在扇形盘上 把齿条型刀具固联在溜板上 随滚动 把一个分度圆直径与扇形齿轮的分度圆直径相等的待加工齿轮的纸坯固联在扇形盘上 把齿条型刀具固联在溜板上 随 着扇形齿轮与溜板齿条的啮合传动 轮坯的分度圆与齿条型刀具的某条节线作纯滚动 旋钮着扇形齿轮与溜板齿条的啮合传动 轮坯的分度圆与齿条型刀具的某条节线作纯滚动 旋钮 3 3 是用来固定纸坯的 螺母是用来固定纸坯的 螺母 6 6 可把可把 齿条刀具固联在溜板上 松开螺母后可调整刀具与轮坯的相对位置 如果齿条刀具的中线与轮坯的分度圆相切齿条刀具固联在溜板上 松开螺母后可调整刀具与轮坯的相对位置 如果齿条刀具的中线与轮坯的分度圆相切 此时刀具的标此时刀具的标 线与溜板两侧标尺的线与溜板两侧标尺的 O O 线对齐线对齐 范成出标准齿轮的齿廓 如果改变齿条刀具与轮坯的相对位置 即刀具的中线与轮坯的分 范成出标准齿轮的齿廓 如果改变齿条刀具与轮坯的相对位置 即刀具的中线与轮坯的分 度圆不相切 有一段距离度圆不相切 有一段距离 距离距离 xmxm 值可在溜板两侧的标尺上直接读出值可在溜板两侧的标尺上直接读出 则可按移距变位值的大小及方向分别范成出正变位齿 则可按移距变位值的大小及方向分别范成出正变位齿 轮或负变位齿轮 轮或负变位齿轮 图图 2 22 2 齿轮范成仪齿轮范成仪 五 实验步骤五 实验步骤 1 1 按照指导教师的要求剪好轮坯纸 按照指导教师的要求剪好轮坯纸 2 2 标准齿轮的绘制 标准齿轮的绘制 1 1 松开螺母松开螺母 6 6 及旋钮及旋钮 3 3 将轮坯纸放在刀具下面 且在圆盘上面 然后旋上旋钮 将轮坯纸放在刀具下面 且在圆盘上面 然后旋上旋钮 3 3 此时暂不要旋紧 将轮坯纸上已画好的 此时暂不要旋紧 将轮坯纸上已画好的 X OX O 的区域转到下方正中 的区域转到下方正中 2 2 调节齿条插刀 使刀具标线对准溜板两侧标尺上的调节齿条插刀 使刀具标线对准溜板两侧标尺上的 O O 线 此时刀具中线与轮坯分度圆相切 然后旋紧旋钮线 此时刀具中线与轮坯分度圆相切 然后旋紧旋钮 3 3 及螺母及螺母 6 6 3 3 开始开始 切制切制 齿廓时 先将溜板齿廓时 先将溜板 5 5 推向左端 然后用左手将溜板向右推进推向左端 然后用左手将溜板向右推进 2 3mm2 3mm 右手用铅笔在轮坯纸上描下刀具刀刃齿廓 右手用铅笔在轮坯纸上描下刀具刀刃齿廓 随后依此重复 直到刀具推到右端为止 轮坯上所描下的一系列刀具齿廓所包络出的曲线就是渐开线齿形 最后用铅笔钩下一随后依此重复 直到刀具推到右端为止 轮坯上所描下的一系列刀具齿廓所包络出的曲线就是渐开线齿形 最后用铅笔钩下一 个你认为是完整的齿形个你认为是完整的齿形 即用即用 表示表示 可参考图 可参考图 2 32 3 图图 2 32 3 标准齿形标准齿形 3 3 正变位齿轮的绘制 正变位齿轮的绘制 1 1 松开旋钮松开旋钮 3 3 将轮坯纸旋转 将轮坯纸旋转 120 120 使纸坯上印好的 使纸坯上印好的 X 0X 0 5 5 的区域位下方正中 旋紧旋钮的区域位下方正中 旋紧旋钮 3 3 松开螺母 松开螺母 6 6 将齿条刀具远离 将齿条刀具远离 轮坯中心轮坯中心 xmxm 距离 其数据可在标尺上读出 然后将螺母距离 其数据可在标尺上读出 然后将螺母 6 6 拧紧 拧紧 2 2 重复标准齿轮绘制方法的第重复标准齿轮绘制方法的第 3 3 步骤 步骤 4 4 绘制完毕后取下图纸 并将范成仪恢复到原状态 绘制完毕后取下图纸 并将范成仪恢复到原状态 将自己的废纸屑带走 保持实验室的清洁 将自己的废纸屑带走 保持实验室的清洁 六 实验报告要求六 实验报告要求 本实验所用的范成仪中齿条刀具模数本实验所用的范成仪中齿条刀具模数 m m 有有 2 2 种 种 m 8m 8 m 20m 20 压力角 压力角 20 20 齿顶高系数 齿顶高系数 h h a a 1 1 顶隙系数 顶隙系数 c 0c 0 2525 数据是 数据是 A A m 8m 8 Z 30Z 30 0 0 B B m 20m 20 Z 12Z 12 0 0 C C m 20m 20 Z 12Z 12 0 0 5 5 实验时每个同学须完成以下内容 实验时每个同学须完成以下内容 1 1 范成标准齿轮 范成标准齿轮 A A B B 绘制绘制 2 2 范成变位齿轮 范成变位齿轮 C C 实验前预习教材中第十章的内容 做如下准备工作 实验前预习教材中第十章的内容 做如下准备工作 1 1 根据所选数据组中齿条刀具的模数和被切齿轮的齿数 计算出 根据所选数据组中齿条刀具的模数和被切齿轮的齿数 计算出 被切齿轮的分度圆直径 以及标准齿轮和正 负变位齿轮 可取正变位系数被切齿轮的分度圆直径 以及标准齿轮和正 负变位齿轮 可取正变位系数 0 0 5 5 的基圆 齿顶圆及齿根圆直径 移距 的基圆 齿顶圆及齿根圆直径 移距 xm 0 xm 0 5 20 10mm5 20 10mm 2 2 将图纸分为互成 将图纸分为互成 120 120 的三个区域 分别按上述计算尺寸在三个区域内画出分度圆 以及标准齿轮和正变位齿轮的的三个区域 分别按上述计算尺寸在三个区域内画出分度圆 以及标准齿轮和正变位齿轮的 齿顶圆 齿根圆和基圆 在相应区域标上齿顶圆 齿根圆和基圆 在相应区域标上 A A B B C C 并将图纸剪成直径为 并将图纸剪成直径为 300mm300mm 左右的圆形 中心挖一个直径为左右的圆形 中心挖一个直径为 42mm42mm 的孔 作的孔 作 为本实验用的为本实验用的 轮坯轮坯 相当于三个齿轮的轮齿加工演示做在同一个轮坯 相当于三个齿轮的轮齿加工演示做在同一个轮坯 渐开线齿轮范成实验实验报告渐开线齿轮范成实验实验报告 对应渐开线齿条刀具参数对应渐开线齿条刀具参数渐开线齿轮轮坯渐开线齿轮轮坯 模数模数 m m压力角压力角 齿顶高系数齿顶高系数 h h a a 顶隙系数顶隙系数 c c 模数模数 m m 标准齿轮标准齿轮 A A 齿数齿数 Z Z 模数模数 m m 标准齿轮标准齿轮 B B 齿数齿数 Z Z 模数模数 m m 标准齿轮标准齿轮 C C 齿数齿数 Z Z 计计 算算 值值与标准齿轮与标准齿轮 B B 比较比较 齿轮几何参数计算项齿轮几何参数计算项 目目 标准齿轮标准齿轮 A A标准齿轮标准齿轮 B B正变齿轮正变齿轮 C C正变位齿轮正变位齿轮 C C 分度圆直径分度圆直径 d d 齿顶圆直径齿顶圆直径 d da a 齿根圆直径齿根圆直径 d df f 基圆直径基圆直径 d db b 周节周节 p p 基节基节 p pb b 齿厚齿厚 s s 齿槽宽齿槽宽 e e 齿顶高齿顶高 h ha a 齿根高齿根高 h hf f 齿高齿高 h h 变位系数变位系数 移距移距 m m 齿轮范成图贴在背面 在切制出的三个齿轮上分别标明分度圆半径 齿轮范成图贴在背面 在切制出的三个齿轮上分别标明分度圆半径 r r 齿顶圆半径 齿顶圆半径 r ra a 基圆半径 基圆半径 r rb b 齿根圆 齿根圆 r rf f 分度圆齿厚 分度圆齿厚 s s 分度圆齿槽宽 分度圆齿槽宽 e e 的值 的值 试验后 进行现象分析 试验后 进行现象分析 使用使用 A A 种数据 学生所范成的齿廓没有根切现象 这是因为所范成的齿轮的齿数大于种数据 学生所范成的齿廓没有根切现象 这是因为所范成的齿轮的齿数大于 Z Zmin min 范成时刀具的齿顶线通过 范成时刀具的齿顶线通过 N N 点 因点 因 而没有根切 而没有根切 使用使用 B B 种数据 学生可看到所范成的齿廓有明显的根切现象 其原因这是齿数少于不根切的最少齿数种数据 学生可看到所范成的齿廓有明显的根切现象 其原因这是齿数少于不根切的最少齿数 ZminZmin 范成时刀具的齿顶 范成时刀具的齿顶 线超过啮合极限点线超过啮合极限点 N N 而产生根切 使用 而产生根切 使用 C C 种数据 学生可看到所范成的齿廓没有根切现象 其原因这是 该齿轮是范成变位种数据 学生可看到所范成的齿廓没有根切现象 其原因这是 该齿轮是范成变位 系数系数 X 0X 0 5 5 的正变位齿轮 根据公式 的正变位齿轮 根据公式 1 11 1 计算不根切的最小变位系数 计算不根切的最小