一、实验目的
1、掌握用范成法切制渐开线齿轮的基本原理；
2、通过观察渐开线齿轮的轮廓曲线具体形成过程，了解齿轮的根切现象及避免根切的方法；
3、分析比较标准齿轮与正负变位齿轮齿形变化的异同点。 二、实验仪器及工具
1、齿轮范成仪。
2、铅笔、圆规、三角板、剪刀等（自备）。
固体氧
3、300X300mm2的厚图纸两张。
三、齿轮范成法原理
范成法是利用一对齿轮（或齿轮齿条）互相啮合时，共轭齿廓互为包络线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，刀具和轮坯在机床链作用下保持定传动比传动，完全和一对真正的齿轮相互啮合传动一样，刀具作径向进给运动的同时，还沿轮坯的轴向作切削运动。这样切出的齿廓就是刀刃在各个位置的包络线。若用渐开线作刀具的齿廓，可以证明其所包络出的齿廓必为渐开线。今用齿条渐开线（基园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。因为在实际加工时，看不到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，用铅笔将刀刃的各个位置描绘在轮坯纸上，这样就能清楚地观察到轮齿范成的过程。 四、齿轮范成仪的构造及使用方法简介
齿轮仪所用的刀具模型为齿条插刀，其结构示意图如下：
图2-1 渐开线齿廓范成仪
圆盘1代表工作台，其上安装齿轮毛坯，它可绕轴心O旋转（通过旋转小齿轮3），工作台下面d=Φ238mm齿轮2与齿条4啮合，齿条4（即刀架）可在机架5上沿导轨移动，使工作台1相对刀架4在Φ240mm的圆上做无滑动的纯滚动，也就是说，该范成仪只能加工分度圆是Φ238mm的齿轮。齿条刀6可安装在相对轮坯的不同位置，如齿条刀6安装在其中线与轮坯的分度圆相切的位置，可切制出标准渐开线齿轮；若齿条刀6的中线与轮坯的分度圆不相切，
而移动了一定距离（其移距xm可在刀架4的刻度上直接读出），则可按移动距离的方向和大小，切制出各种正变位或负变位齿轮。本范成仪备有的齿条刀，其参数为：
m=14mm ; α=20˚ （用于加工Z=17的齿轮）
齿条刀中线上下的齿高均为1.25mm，齿条刀齿顶的0.25mm不是直线而是圆弧，用来切制被切齿轮齿根部的齿廓过渡圆弧。
五、实验步骤
1、切制m=14mm，Z=17的三种齿轮：
（1）根据所用范成仪的模数m和分度圆直径d求出被切齿轮的齿数Z，并计算出其齿顶圆直径da，齿根圆直径df和基圆直径db；
（2）在一张厚图纸上，分别以da，df，d和db 为直径画出四个同心圆，并将图纸剪成直径比da大3mm的圆形；
（3）把m=14mm，Z=17的轮坯图纸标准齿轮那一部分，压紧在工作台上（注意同心），
刀架4上安装m=20mm的齿条刀6，调整齿条刀6的中线与轮坯的分度圆相切。（此时，齿条刀6上的刻线标记对准刀架4上刻度标尺的0位置），推动刀架4到左右端位置，都要保证刀具中线与分度圆相切，这样刀具才安装正确了。然后将刀架4放到左边（或右边）的极限位置，开始用削尖的铅笔没齿条刀6 齿廓，在图纸上画下刀具齿廓在轮坯上的投影线，然后通过旋转小齿轮3，带动工作台连同轮坯转过一个小角度，同时向右（或左）轻轻推动刀架4，使其移一个很小的相应距离（约2-3mm），再用铅笔绘出齿条刀6齿廓在轮坯上的投影。继续重复上述工作，直到齿条刀6移动到了另一端极限位置，齿条刀6齿廓在各个位置的投影线包络出来的就是标准渐开线齿轮的齿廓。
（4）把轮坯图纸正变位齿轮那一部分压紧在工作台上，把齿条刀6从1)位置退（远离轮坯中心O）一段距离；
移距xm=（+0.5）*14mm=+7mm，按照1）的相同方法绘制出的包络线就是变位系数为+0.5的正变位齿轮的齿廓。
（5）把轮坯图纸负变位齿轮那一部分压紧在工作台上，把齿条刀6从1)位置退（靠近轮坯中心O）一段距离；
移距xm=（-0.5）*14mm=-7mm，按照1）的相同方法绘制出的包络线就是变位系数为-0.5的正变位齿轮的齿廓。
2、根据齿条刀m=14mm，被加工齿轮Z=17，变位系数分别为0，+0.5，-0.5的情况，计算齿轮各参数，填入实验报告表中，并将计算结果进行比较；
222a23、将计算结果与实验模拟加工的齿轮进行对照，加深对范成原理及变位齿轮加工和异同的理解。
六、实验报告内容要求
1、齿轮范成仪基本给定参数；
2、计算数据与实验结果分析；
3、思考题
（1）加工标准齿轮与变位齿轮时，啮合线的位置及啮合角的大小是否有变化？为什么？
（2）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？避免根切的方法有哪些？
附件一 渐开线齿轮范成原理实验报告
一、齿轮齿数计算和比较表
（一）刀具参数：m= mm；剪式举升机α= ； ha=hf-1.25m
（二）齿轮齿数计算和比较表：
被加工齿轮齿数： Z= ；m= mm；ha*=1；c*=0.25；α=
正变位系数：X=+
负变位系数：X=-
单位：mm
项 目 | 标准齿轮 | 正变位齿轮 | 负变位齿轮 |
模数m | | | |
分度圆压力角α | | | |
分度圆直径d | | | |
齿顶圆直径da=(Z+2ha*+x)m | | | |
齿根圆直径df=(Z-2ha*-2c*-x)m | | | |
基圆直径db=dCOSα | | | |
周节P=πm | | | |
基节Pb=πm COSα | | | |
分度圆齿厚S=P/2+2xmtgα | | | |
分度圆齿间e= P/2-2xmtgα | | | |
变位系数x | | | |
齿形比较 | | | |
是否根切 | 汽车喷水电机 | | |
| | | |
注：1、“齿形比较”指定性地说明标准齿轮与变位齿轮的分度圆齿厚的差别；
2、“是否根切”指定性地说明“是”或“否”；
3、附所画的渐开线齿廓图（贴在实验报告上）。
思考题：
1) 加工标准齿轮与变位齿轮时，啮合线的位置及啮合角的大小是否有变化？为什么？
答:没变化.因为.对于齿轮与齿条啮合传动，不论是加工标准齿轮还是变位齿轮，齿条刀的直线齿廓总是保持原来的方向不变，因此啮合线与节点的位置始终保持不变。
2) 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？避免根切的方法有哪些？
答:切制标准齿轮时，没出现根切现像,正变位后也没出现根切现像,负变位后，出现根切现像.
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黑方糖原因是当用范成法切制齿轮时，若刀具齿顶线超过啮合极限点，则出现根切现像。实验中切制标准齿轮时，由于被切齿轮齿数Z=17=Zmin，所以刀具齿顶线没超过啮合极根点，不根切。同理，正变位后，刀具齿顶线更没超过啮合极根点，不根切。而负变位后，刀具齿顶线超过啮合极限点，出现根切现像。
避免根切的方法有（1）减小刀具齿顶高系数及加大压力角，使用非标准刀具。（2）在加工齿轮时，采用变位修正法。
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