齿轮范成原理实验指导书.doc

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21）。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22）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23为一齿条刀具范成齿轮的过程，轮坯以回转，而齿条刀具以移动，通过机床运动链使，且轮坯分度圆与刀具节线相切，图中所示的是齿条插刀在对滚过程中在轮坯上切出的刀刃痕迹，这些刀刃痕迹的包络线即为被加工齿轮的渐开线齿廓曲线。 在实际加工时，因看不到形成包络线的刀刃的一系列的位置。故用范成仪来模拟上述的刀具与轮坯间的范成运动，用铅笔画出刀具刀刃的一系列位置，就能清楚地观察到轮齿的范成过程。2实验设备：范成仪如图24所示，1为有机玻璃盘，代表被加工齿轮的轮坯，安装在机架4上，并可绕0轴转动,代表切齿刀具的齿条2安装在滑板3上。 圆盘1的下面固结有一直齿圆柱齿轮5，齿轮5与固定在滑板3后面的齿条互相啮合，保证轮坯的分度圆与齿条刀具的机床节线相切且作纯滚动。滑板3可沿机体4上的导轨水平方向移动，松开固定螺栓，齿条可沿垂直方向任意调整。松动范成仪背面的紧固螺母6可调整齿轮5与齿条2的啮合侧隙，以保证运动平稳。调整齿条刀具的中线与被加工齿轮的分度圆相切可加工出标准齿轮的齿廓；使齿条刀具中线相对被加工齿轮的分度圆下移或上移可分别加工出正变位和负变位齿轮。所调节的移距量xm由刻在滑板上的标尺读出。三、实验设备和工具1“齿轮范成仪”一台2“轮坯”（绘图纸约220220毫米）一张。3圆规、三角板、2H铅笔、红蓝铅笔、橡皮等（自备）四、实验步骤： 1按被加工齿轮的参数，计算出三种齿轮的几何尺寸，填在实验报告表格中，并在纸坯上画出三种齿轮的齿顶圆d（令0）。也可在步骤5后补画。2剪出中心定位园孔，将纸坯放在园盘1上，对准中心，拧紧园螺母，调节刀具中线使与轮坯分度园相切，制作标准齿轮。3开始切制齿轮时，将溜板推到最左边，然后每当把溜板向右推一个距离时，在代表轮坯的纸坯上，用铅笔描下刀具刀刃的位置，直到形成2个完整的齿形为止。用红铅笔尖放在刀具齿顶线A点上（如图22），连续推动溜板橫移，则红笔尖在纸坯上画出被加工齿轮的齿根过渡曲线的一条等距曲线，徒手画出齿根过渡曲线，并观察标准齿轮的根切现象。4制作正变位齿轮，使刀具离开轮坯中心，保证不发生根切xxmin，(计算变位系数值)，现取xm7mm，再绘制齿廓，观察齿廓形状，是否存在齿顶变尖现象，并绘出齿根过渡曲线。5制作负变位齿轮，使刀具接近轮坯中心，取负移距量xm7mm，绘出齿廓，观察严重的根切现象，并绘出齿根过渡曲线。6分别剪下一个完整的齿（正、负变位、标准各一）将它们的分度圆、基圆对准，齿廓中线重叠贴在一起。7比较三种齿轮的齿厚、齿间距、顶圆齿厚、顶圆、根圆、齿顶高、齿根高、分度圆和基圆的相对变化特点。五、讨论题：1齿条刀具的齿顶