《机械设计基础》实验报告
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《机械设计基础》实验报告 班级： 姓名： 学号：
实验二
齿轮的范成
计划课时
2
实验目的
1.掌握用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和避免根切的方法；
3.分析比较标准齿轮与变位齿轮的异同点。
实验设备
1.传统机械式齿轮范成仪；
2.圆规、三角尺，铅笔，圆形绘图纸一张。
范成仪的构造如图1所示。圆盘1绕其固定轴心O转动，在圆盘1上固定周边有切
齿的扇形齿2，齿条3固定在横板4上，并可沿机座7作水平方向移动，齿条移动时带动
扇形齿转动，齿条与齿啮合的中心线所形成的圆(以O为圆心)等于被加工齿轮的分度圆。
通过齿条、扇形齿的作用使圆盘相对于横拖板的运动与被加工齿轮相对于齿条刀具的运动一样。松开紧固螺钉5，刀具6可以在横拖板4上沿垂直方向移动，从而可以调节刀具中线至被加工轮坯中心的距离，这样就能加工标准或变位齿轮。
图1 范成仪
实验原理
范成法又称展开法，共轭法或包络法。范成法加工就是利用机构本身形成的运动来加工的一种方法。对齿轮传动来说，一对互相啮合的齿轮其共扼齿廓是互为包络的。因此加工时视其一轮为刀具，另一轮视为待加工轮坯。只要刀具与轮坯之间的运动和一对真正的齿轮互相啮合传动一样，则刀具刀刃在轮坯的各个位置的包络线就是渐开线。实际加工时，刀具除作展成运动外还沿着轮坯轴线作切削运动。本实验将模拟齿条插刀范成加工渐开线齿轮的过程（与实际不同之处在于实验中轮坯静止，齿条绕其作纯滚动，但二者的相对运动与实际加工时相同）。
实
验方法与
步
骤
1.根据已知的刀具参数，计算出被加工齿轮分度圆直径、最小变位系数、最小变位量，标准齿轮的齿顶圆与齿根圆直径以及变位齿轮的齿顶圆与齿根圆直径，然后根据计算数据分别画在两张图纸上，并沿最大圆的圆周剪成圆形纸片作为本实验用的“轮坯”；
2.把“轮坯”安装到仪器的圆盘上，必须注意对准中心；
3.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。
4.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。
5.观察绘得的标准齿轮齿廓和变位齿轮齿廓。
实验结果
1.原始数据及计算
(1)齿条刀具
模数m= ；压力角α= ；齿顶高系数ha*= ；顶隙系数c*= 。
(2)齿轮
半径r= mm。
齿轮几何参数计算
名称
符号
计算公式
计算结果
标准齿轮
变位齿轮
齿数
Z
最小变位系数
Xmin
变位系数
X
自选
基圆半径
rb
齿顶圆半径
ra
齿根圆半径
rf
2.绘图结果（粘贴至本页）
思
考
与
拓
展
1.通过实验，你所观察到的根切现象发生在基圆之内还是在基圆之外?什么原因引起的?如何避免根切?
答：
2.比较用同一齿条刀具加工的标准齿轮和变位齿轮的以下尺寸参数：m、a、r、rb、ha、hf、h、p、s、e哪些变了?哪些没有变化?为什么?
答：
3.齿条刀具的齿顶高和齿根高为什么都等于(ha*+c*) m?
答：
4.用齿条刀具加工标准齿轮时,刀具和轮坯之间的相对位置和相对运动有何要求?
答：
成绩评定
成绩构成
内容
满分
评 分 要 求
备 注
得分
实验过程（50分）
学习
20
态度认真、观察仔细、专心听讲
卫生
10
保持环境卫生干净整洁
纪律
10
遵守纪律，无违纪行为
其他
10
造成设备故障、人员安全
考 勤（20分）
出勤□ 迟到□ 早退□ 病假□ 事假□ 旷课□
实验报告（30分）
书写整齐 □ 内容完整 □ 叙述条理清晰 □
问题回答正确 □ 实验有心得体会 □
总 分