实验二齿轮范成原理实验
一、实验的目的：
1、掌握范成法切制渐开线齿轮的基本原理。

2、了解渐开线齿轮产生根切现象的原因及避免方法。

3、分析、比较相同模数和齿数的标准齿轮与变位齿轮的异同。

二、齿轮范成原理
范成法是利用一对齿轮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，一方面刀具与轮坯在机床传动链作用下作定传动比传动，完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样；另一方面还沿轮坯的轴向作切削运动，而刀具的刀刃在各个位置的包络线即为被加工齿轮的齿廓。

三、齿轮范成仪介绍
齿轮范成仪结构图如下：
CJDJ-B型齿轮范成仪结构图
1.齿条插刀
2.螺杆
3.碟形螺母
4.啮合溜板
5.调整螺钉
6.机座
7.变位标尺
8.圆螺母
9.压板10.心轴11.螺栓12.碟形螺母13.扇形板14.扇形齿轮
1、齿轮范成仪加工齿轮原理
齿轮范成仪利用齿轮与齿条的啮合原理形象地说明加工渐开线齿轮的范成法（又称展成法）的包络原理，并且能直观地表现变位齿轮的加工方法，及其与标准齿轮的区别，也能观察根切现象及避免根切的方法，还可以观察齿顶变尖等现象。

扇形板13代表被加工齿轮的轮坯，安装在机座6上并可绕轴心10回转，代表齿条刀具的齿条1，用螺钉5安装在溜板4上，当移动溜板4时，扇形板13与溜板4作纯滚动。

齿条1在松开螺钉5时靠其上的滑槽可安装在相对于扇形板13的各个不同位置。

如把齿条1的中线调整到与扇形板13的分度圆相切位置后，拧紧螺钉5，然后推动溜板4，则装在扇形板13上的图纸可依次绘出齿条刀具外形移动到各个不同位置的包络线，这就形成了相当于被切削的标准渐开线齿轮的齿廓，而当齿条中线于扇形板13的分度圆间有一段距离时，则可绘出相当于被切的各种变位齿轮的齿廓，其变位量（移距）为Xm(X叫变位系数或移距系数)可由齿条1相对于溜板4做出移距。

齿轮范成仪的齿轮刀具参数如下：
m=20 α=20ºh*a=1 c*=0.25
轮坯参数：
Z=8
用m=20的齿条刀具绘制X=0的标准齿轮时，由于Z=8小于不发生根切的最小齿数Z min=17，所以会发生根切，要使齿轮不发生根切，则必须采用正移距
变为，此时：
X min=h*a=＋0.53
但当X>0.7时，齿轮的齿顶变尖，因此当加工m=20，Z=8的齿轮时，采用变位系数为：＋0.53<X<0.7，既不发生根切，也不会发生齿顶变尖。

2、刀具及安装
用螺柱2和碟形螺母3固定在啮合溜板4上，通过条形孔可调整刀具1相对毛坯中心的径向位置，以实现标准或变位加工；变位量可由啮合溜板4两边的标尺读出（mm），刀具上两边的划痕如与标尺的“0”对齐，为标准安装，否则为非标准安装。

3、毛坯及安装
1）毛坯纸质毛坯一张：
m=20mm Z=8 α=20ºX=0
m=20mm Z=8 α=20ºX=＋0.53
2）毛坯安装
预先沿比齿顶圆稍大一点的圆周剪下毛坯周边，然后沿圆周线剪通中心（或用针沿圆周线扎小孔，最后打通）。

退下圆螺母8和压板9，将毛坯套在心轴10上，再装上压板9，拧入螺母8，把毛坯压紧在扇形板13上，后者与心轴10构成回转副可相对转动。

心轴10用一特制螺栓和蝶形螺母（扇形板下面，未画出）固定在机座6上。

3）范成运动
范成仪上的齿条刀具1节线与被加工齿轮节圆作纯滚动。

内侧加工有齿条的啮合溜板4（刀具）可相对于机座6移动，它与扇形板13（毛坯）上固联的扇形齿轮相啮合，从而实现了刀具与毛坯的范成运动。

纯滚动可由啮合溜板4、扇形板13及机座6上的刻度看出。

4）切削及进给运动
范成仪上刀具与毛坯之间无切削及轴向进给运动。

以插刀齿顶节线与齿顶圆对刀后，即可径向进给，但为避免误差，一般一次进刀到位。

5）齿廓的范成运动
用手间歇的推动啮合溜板4，每移动3mm（其下有滚珠限位）用铅笔在纸坯上沿刀具齿形轮廓画出刀具位置，即插削位置。

将啮合溜板4从左极限位置推到右极限位置，刀刃的一系列位置便可包络出被加工齿轮的齿廓。

其中阴影部分为齿槽，实际加工时将被切掉。

四、实验内容及步骤
1、工具
每人带HB铅笔，小刀
3、实验步骤
1）松动范成仪上的圆螺母8和3，取下压板9和齿条刀具1，把直径为225的纸在中心挖出直径40的孔，将纸装在扇形板13上（相当于齿轮的毛
坯），然后安装好压板9,拧紧圆螺母8。

2）移动溜板4，用钢尺把扇形板13上伸出的纸剪下，形成和扇形板13一样大的半圆。

3）以范成仪上圆心为圆心，按上表第一组数据（标准齿轮）绘出辅助园。

如齿顶圆（实线）、分度圆（点划线）、基圆（细实线）、齿根圆（虚线）。

4）装上齿条刀具1，松开固定齿条刀具1的螺母3，范成标准齿轮时调整齿条刀具1的中线与所绘分度圆相切；范成正变位齿轮时调整齿条刀具
1的中线与直径为181.2的辅助圆相切。

调整好后拧紧螺母3,把齿条刀
具固定在溜板4上。

5）把溜板4向左推动使齿条刀具在齿顶圆的左外方。

每次向右均匀移动溜板一段小距离（每次大约3~5mm左右）。

并用铅笔划一次齿条刀具轮廓
于图纸上（即齿轮毛坯上），直到将齿条刀具移到齿顶圆右外方为止，
包络出二个齿形。

6）取下刀具，松开圆螺母8将纸转动180º，以范成仪上圆心为圆心，绘出第二组数据（正变位齿轮）的辅助圆，并多绘一个直径为181.2的辅助
圆，回到第4）步，加工正变位齿轮。

7）用作图法作出并用钢尺测量固定弦齿厚S c,固定弦齿高h c和公法线长度W。

五、实验结果分析与讨论
1）观察有无根切现象，分析产生根切的原因和避免根切的方法。

2）把测量出的S c、h c、W与理论结果相对照，并分析产生误差的原因和精度。

3）模数相同，齿数相同的标准齿轮与正变位齿轮其齿廓形状是否相同？
4）用范成法加工的模数相同、齿数相同的标准齿轮与正变位齿轮的齿顶厚哪个大？
1、过齿轮中心O作某一轮齿的二等分线OC，交分度圆与C点，以OC为
基准作ON1、ON2线，使N1OC=N2OC=α=20º，并交基圆与N1、N2点，
连接N1C与齿廓交与B点，连接N2C与齿廓交与A点，AB线长就是
S c；齿顶到AB之垂直高度就是h c。

2、当Z=8时跨齿数n=2，因此过两个相邻齿的异侧齿面间的基圆上的任意
一点作基圆的切线，此切线与相邻两齿的异侧齿廓交与E、F点，EF就
是所求的W。

3、固定弦齿厚Sc、固定弦齿高hc的计算公式（当α=20º）：
Sc=1.3870 m
hc=0.7476 m
齿轮范成实验报告
实验数据记录：。