实验齿轮加工范成法加工实验
一、目的
1、掌握用范成法切制渐开线齿轮的原理，观察用齿条(刀具)绘制齿廓曲线的过程；
2、了解标准齿轮Z<Zmin时产生根切的现象及用移距修正法避免根切的方法，以建立变位齿轮的概念
3、比较标准齿轮与变位齿轮约顶圆齿厚和根圆齿厚。

二、设备和工具
1、三角尺；
2、齿轮范成仪：
3、圆规：
4：绘图纸(280mmxl50mm)，
5、剪刀：
6、两种不同颜色的铅笔或圆珠笔
三、齿轮范成仪的技术规范
1、齿条刀具的参数：模数m=2.5mm；压力角α=20°；齿顶高系数ha*=1;径向间隙系数C*=0.25；
2、被加工齿轮的参数：分度圆直径d=200mm，齿数z＝d／m=8：
3、仪器的最大移距量：x m=-5mm～+20mm。

四、齿轮范成仪的工作原理与构造
范成法是利用一对齿轮(或齿轮与齿条)互相啮合时其共轭齿廓为包络线的原理来切齿的。

本实验所用的齿轮范成仪是模仿齿轮与齿条的啮合过程来设计的，刀具模型为一齿条(相当于齿条插刀)，齿轮模型则为相当于被切削齿轮的半圆盘，其结构如图2所示。

半圆盘1可绕其固定的轴心o转动，在半圆盘1边缘刻有代表分度圆的凹槽，槽内绕有钢丝3，两端分别固定在半圆盘1及纵拖板5上的a，b和c，d处，纵拖板5可在机架8上沿水平方向左右移动，并通过钢丝3带动半圆盘1亦相应地向左或向右转动，这与被加工齿
轮相对于齿条刀具的运动过程相同，齿条刀具6通过两只销钉固定在横拖板4上，横拖板4装在纵拖板5的径向导槽内，旋转螺秆7，可使横拖板4带着齿条6沿垂直方向相对于半圆盘l的中心O作径向移动，用以调节齿条中线与半圆盘中心之间的距离当齿条中线与被切齿轮分度圆相切时，齿条中线与节线重合，便能切制出标准齿轮。

这时均匀地移动纵拖板5，将刀刃各个位置的投影线用铅笔描绘在轮坯纸上，便能清楚地观察到齿轮的范成过程。

图2 齿轮范成仪结构简图
1、半圆盘
2、压环
3、钢丝
4、横拖板
5、纵拖板
6、齿条刀具
7、螺杆
8、机架
若旋转螺杆8，改变齿条中线与半圆盘l中心o的距离，使齿条中线与刀具节线分离，如图2所示，此时齿条中线与被切齿轮分度圆分离xm，但刀具节线仍与被切齿轮分度圆相切，这样便能切制出变位
齿轮。

这时均匀地移动纵拖板5，将刀刃每个位置的投影线用铅笔描绘在轮坯纸上，便更能清楚地观察到变位齿轮的范成过程。

五、实验步骤
l、根据刀具参数α，m，h a*，C*和被加工齿轮的分度圆半径r，求出被加工齿轮的基圆半径r b，齿根圆半经rf和齿顶圆半径r a。

2、计算出不发生根切现象时的最小变位系数X min=(17-z)／17，然后取定变位系数x(X>X min)，得变位齿轮的移距数值x m。

计算变位齿轮的节圆半径r'，齿根圆半径r f'和齿顶圆半径r a'。

3、在一张图纸上分别以r，r f，r a，r f'，r a’和r ’为半径画七个同心半圆，最后将图纸
剪成半径比r a’大3-5mm的半圆纸坯，作为被加工齿轮的轮坯。

4、将半圆纸坯放在范成仪的半圆盘1上，使二者圆心重合，然后用压板2压住，并用两只螺钉夹紧，对准两销孔放上有机机玻璃材料的齿条刀具6。

5、范成标准齿轮
（1) 旋转螺杆7使横拖板4垂直移动，调整刀具中线与纸坯的分度圆相切；
(2) 将纵拖板5推至左(或右)极限位置，然后将纵拖板5均匀地向右(或左）移动，每移动一微小距离再用蓝铅笔(或蓝圆珠笔)在纸坯上描下齿条刀刃位置的投影线(相当于切去齿坯间的材料)，直至形成2-3个完整的轮齿为止；
(3) 用标准渐开线样板检验所绘得的渐开线齿廓，观蔡有无根报切现象或观察刀具的齿顶线是否超过极限啮合点N，以判别有无根切。

6、范成正变位齿轮
(1) 调整螺杆7使横拖板4垂直移动，调整刀具中线与齿坯的分度圆分离x m值；
(2) 将纵拖板5推至左(或右)极限位置，然后将纵拖板5均匀地向右(或左)移动，每移动—微小距离，用红铅笔(或红圆珠笔)在纸坯上描下齿条刀刃位置的投影线，直至形成2～3个完整的轮齿为止；
(3) 检验变位齿轮的齿廓．观察还有没有根切观象。

7、比较不同颜色绘出的齿廓，渐开线是否相同?注意齿顶圆齿厚与齿根圆齿厚的变化情况。

六、思考题
l、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？如何避免根切？
2、比较用同—齿条刀具加工出的标准齿轮与变位齿轮的儿何参数：m，a,r,r b，h a，h f，r f，
r a，s，s b，s a，s f哪些变了，哪些没变？为什么？
3、齿廓曲线是否全是渐开线?根切现象发生在基圆内还是基圆外?
实验报告
一、实验名称：
二、实验目的：
三、实验设备：
1、实验机名称：
2、量具名称：
四、实验记录：
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2。