齿轮范成原理 - 机械设计
渐开线齿轮齿廓范成实验- 机械设计基础
渐开线齿轮齿廓范成实验- 机械设计基础渐开线是一种齿廓曲线，具有相对滚动过程中齿面接触良好、传动精度高等优点，广泛应用于各种机械传动中。
齿轮是渐开线的常见应用，而齿轮的齿廓设计对保证传动的性能至关重要。
本文将介绍渐开线齿轮齿廓的范成实验流程及方法。
渐开线齿轮齿廓的范成实验主要依据以下原理：1.渐开线齿轮齿廓曲线的方程若一个圆在另一个圆内滚动，且同时保持两圆心之间距离不变，则圆上某点的轨迹为渐开线。
圆的轨迹称为基圆，而另一圆称为从动圆。
若基圆为圆柱，从动圆为齿轮，则圆心所在直线即为两齿轮轴线。
令Z1和Z2分别为主动轮和从动轮的齿数，d1和d2分别为主动轮和从动轮的分度圆直径，则渐开线方程为：x=a(θ-sinθ)其中a=d1/2，θ为参数，s=Z2/Z1，实际计算时一般采用插齿法进行计算。
2.插齿法插齿法也称为逐齿法，主要用于推导渐开线齿轮齿廓。
其基本思想是从基圆上一点出发，逐步向定轴方向平移，并将平移轨迹图转换为从动轮上的齿廓。
1.确定齿轮参数在进行齿轮齿廓范成实验前，需要先确定齿轮的参数，包括齿数、分度圆直径、法向压力角等。
一般情况下，齿轮的参数由机械设备工程师根据实际需求进行设计。
2.绘制齿轮的CAD图根据齿轮的参数绘制齿轮的CAD图，使用CAD图软件或其他计算机辅助设计软件完成齿轮的绘制工作。
3.使用CNC机床制作齿轮母模在完成齿轮的CAD图设计后，将其通过CAM软件编程，使其转化为CNC机床所能识别的指令，然后通过CNC机床进行齿轮母模的加工。
4.制作齿轮精度测量仪制作齿轮精度测量仪，测量仪主要包括准确的齿轮中心定位装置，精确的齿廓扫描仪和数据处理器等。
5.进行齿轮齿廓范成实验利用齿轮的母模和精密齿轮测量仪，将齿轮母模和齿轮之间进行相互配合和精密测量，即可获得高精度的齿轮齿廓。
1.加工齿轮母模时需要采用高精度的CNC机床，以保证母模加工的精度和表面光洁度。
2.制作齿轮精度测量仪时需要选择精度高、鲁棒性强的元器件，并利用合理的设计方法，避免测量误差的产生。
齿轮范成原理实验
齿轮范成原理实验齿轮是机械传动中常用的一种传动方式，具有传递功率、转速和转矩等特点。
其传动效率高、噪音低、寿命长等优点，被广泛应用在各种机械领域中。
本文将介绍齿轮范成原理实验，旨在帮助读者更好地了解齿轮工作原理。
一、实验原理齿轮传动是利用两个或多个啮合的齿轮，通过齿形的改变而实现转动传递动力和扭矩的机械传动方式。
实验中，通过模型模拟齿轮的啮合过程，演示齿轮的范成原理。
二、实验仪器齿轮模型、测量工具、数据记录器等。
三、实验步骤1.检查齿轮模型是否安装正确，有无异物和损坏。
2.测量齿轮的齿数、模数、压力角等参数，并记录下来。
3.调整齿轮的位置，使得两个齿轮啮合，根据齿轮的齿数和模数计算出齿轮的传动比。
4.启动齿轮模型，观察齿轮的啮合过程，记录齿轮的传动情况，例如转速、转矩、噪音等。
5.根据实验数据，计算齿轮传动效率，分析齿轮传动的优缺点。
四、实验注意事项1.在进行实验前，应当认真检查齿轮模型的装配情况和参数符合要求，确保实验的可靠性和安全性。
2.避免使用过高的转速，以免造成齿轮的损坏或者伤害实验人员。
3.在实验过程中，应注意观察齿轮的转动状态和传动效率等数据，记录实验数据时精确到小数点后一位。
4.实验结束后，应停止电源并拆卸齿轮模型，清洁齿轮和测量工具，并妥善保存。
五、实验结果分析通过齿轮范成原理实验，可以了解齿轮的工作原理及传动特点。
实验数据的分析可以得出以下结论：1.齿轮传动中，齿轮的齿数、模数和压力角等参数对传动效率和精度有着重要的影响。
2.齿轮传动比可以根据齿数和模数计算，传动效率随着传动比的增大而降低，但传动能力增强。
3.齿轮传动的噪音和振动会随着转速的增加而增大，但传动效率也会相应提高。
4.齿轮传动具有简单、可靠、精度高、寿命长等优点，在各种机械传动领域中广泛应用。
总之，齿轮范成原理实验可以帮助读者深入了解齿轮的工作原理及传动特点，为进一步研究机械传动提供了基础。
齿轮范成原理实验
齿轮范成原理实验
小齿轮旋转一周，大齿轮转动一圈，就是齿轮范成原理。
在我们日常生活中，这一现象无处不在。
那么，齿轮范成原理究竟是什么呢？
众所周知，在我们的日常生活中，齿轮是常见的。
最早的齿轮是用来代替牛马进行运输的。
后来，随着科学技术的发展和进步，各种机械、仪器、设备等都需要用到齿轮。
最早的时候，人们使用的是比较简单、粗糙的直齿锥齿轮；后来人们发现用直齿圆柱齿轮也能代替直齿圆柱齿轮，而且还能使它转动起来。
但是由于直齿圆柱齿轮在加工过程中存在着误差，所以齿廓不够光滑，导致了它不能正常地传递动力；后来人们又发明了齿形比较复杂、加工精度比较高的渐开线圆柱齿轮。
这样就可以解决直齿锥齿廓不光滑等问题，使直齿圆柱齿轮具有很高的传动精度和传递扭矩能力。
但是随着生产技术的进步和发展，渐开线圆柱齿轮也已经不能完全代替直齿圆柱齿轮了。
为了进一步提高渐开线圆柱齿轮传动的精度和可靠性，人们又发明了一种新的传动方式——范成传动。
—— 1 —1 —。
齿轮范成原理实验报告数据
齿轮范成原理实验报告数据齿轮是一种常见的传动装置，在机械制造行业中应用广泛。
齿轮的传动原理是利用轮齿之间的啮合来传递动力和运动，因此齿轮的设计和制造非常重要。
本实验主要通过实验数据的分析，探究齿轮的范成原理。
一、实验原理齿轮范成原理是指用一个齿轮来制造另一个齿轮时，制造成品的模具齿轮称为母齿轮，被制造成品的齿轮称为子齿轮。
当母齿轮和子齿轮啮合时，子齿轮可以复制母齿轮的齿形和齿距。
这个过程称为范成。
通常用刀具在母齿轮上切削出与齿形相同的齿槽（即范），把范放在待加工的齿轮上，然后利用滚刀或齿轮刀等加工工具，在待加工的齿轮上加工出与母齿轮相同的齿形和齿距的齿轮。
这种方法适用于全部齿数位数相同的齿轮，或少量齿数不同但斜齿轮加工时。
二、实验内容本实验主要通过制作母齿轮、按照范成原理制造子齿轮和检测子齿轮的啮合效果来探究齿轮范成原理。
实验过程如下：1. 选择一个适合制作母齿轮的材料。
2. 设计并制作母齿轮，注意保证母齿轮的齿距和齿数。
3. 利用刀具在母齿轮上切削出与齿形相同的齿槽（即范）。
4. 用此范进行子齿轮的制作，注意子齿轮的齿形和齿距必须与母齿轮相同。
5. 组装母齿轮和子齿轮，检查它们的啮合是否正常。
三、实验步骤1. 选择适合制作母齿轮的材料。
本实验选择了一种金属材料，比较容易加工和表面光滑度好。
2. 设计并制作母齿轮。
我们选择了一个20齿的齿轮作为母齿轮，材料为黄铜。
需要注意的是，首先需要计算出母齿轮的齿距和齿数，才能按照设计进行制作。
3. 在母齿轮上切削出齿槽。
使用刀具在母齿轮表面上切割出与齿形相同的齿槽，即范。
在切削过程中需要控制好加工参数，比如切削深度、速度等。
4. 利用范制造子齿轮。
将范与待制造子齿轮进行啮合，在待制造子齿轮表面上形成与母齿轮相同的齿形和齿距。
同样，在制造子齿轮时需要控制好加工参数和啮合效果。
5. 检查母齿轮和子齿轮的啮合效果。
将母齿轮和子齿轮装配起来，检查它们的啮合效果是否正常。
机械原理实验3渐开线齿轮范成原理实验
机械原理实验姓名：学号：专业: 班级：实验类型：（）验证（）综合（）设计（）创新实验成绩：3 渐开线齿轮范成原理实验1 实验目的（1）掌握用范成法制造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）分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。
2 实验内容（1）观察渐开线齿轮的形成过程；（2）观察渐开线齿轮产生根切的现象；（3）分析比较标准齿轮和变位齿轮。
3 实验设备和工具1、实验仪器实验仪器采用齿轮范成仪。
齿轮范成仪所用的刀具模型为齿条插刀，仪器的构造如图2所示。
它的结构可看成由轮坯与刀具两部分组成。
图1 齿轮范成仪结构与实物图（1）轮坯部分的结构如图2的扇形的构件3为模数m=18mm；齿数z=17齿轮分度圆；另一半圆2为模数m=18 mm，齿数z=9的齿轮的分度圆，它们一起装在同一轴上。
（2）刀具部分的结构如图2所示，齿轮范成仪所用的两把刀具模型为齿条型插齿刀，其基本参数为m=18 mm,α=20◦, ha*=1, c*=0.25。
圆盘2代表加工机床的工作台；固定在它上面的圆形纸代表被加工齿轮的轮坯，它们可以绕机架上的轴线转动。
齿条6代表切齿刀具，安装在溜板4上。
移动溜板4时，齿轮齿条使圆盘2与溜板4作纯滚动。
齿条刀具6可以相对于圆盘作径向移动，当齿条刀具中心线与轮坯分度圆之间移距Xm时（由溜板4上的刻度指示），分度圆则与刀具中线相平行的刀具切线相切并作纯滚动，具按移距的大小和方向切制出正变位或负变位齿轮的齿廓。
2、实验工具圆规（自备）、三角板（自备）、钢尺、剪刀、绘图纸、铅笔、计算器（自备）。
4 实验原理和方法范成法是利用一对齿轮互相啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工轮齿的。
加工时其中一轮为刀具，另一轮为轮坯，它们仍保持固定的角速比传动，完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样；同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动。
这样所制得齿轮的齿廓就是刀具刀刃在各个位置的包络线。
实验三齿轮范成法实验
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2－1）。
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α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2－2）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2－3为一齿条刀具范成齿轮的过程，轮坯以ω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。
实验二 范成法切齿原理
实验二 齿轮参数测量与范成法切齿原理
四、实验内容 1. 记录标准齿轮、负变位齿轮、正变位齿轮加工时 刀具相对于被加工齿轮的位置； 2. 观察负变位齿轮、正变位齿轮齿厚参数的变化。
实验二 齿轮参数测量与范成法切齿原理
五、实验步骤
1. 保持圆纸与圆盘中心不变，分别画出正常齿制、 正变位、负变位的三组齿形，每组三个轮齿；
2. 根据三组齿形，用圆规找出中心； 3. 计算出被切齿轮的分度圆直径，将其填入表中并
在齿形图中标注出齿顶圆、分度圆、齿根圆； 4. 分析比较标准齿轮、正变位齿轮和负变位齿轮的
齿形特点和根切现象。
实验二 齿轮参数测量与范成法切齿原理
六、实验结果与要求 1. 绘制范成法加工刀具相对于轮坯位置的留迹 图形； 2. 填写实验报告，回答如下思考题：
二、实验设备与用具 1. 齿轮范成仪；
2. 自备：φ220mm圆形绘图纸一张（标记中心）；
3. 铅笔、橡皮、圆规、三角板、剪刀、计算器。
实验二 齿轮参数测量与范成法切齿是利用一对齿轮（或齿条与齿轮）相互啮 合时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿廓的方 法。刀具刃廓为渐开线的齿形，它与被切齿坯的相 对运动，完全与相互啮合的一对齿轮的啮合传动一 样，显然这样切制的轮齿齿廓就是刀具的刃廓在各 个位置时的包络线。
机械设计基础实验二
范成法切齿原理
自用盘编号JJ321001
实验二 范成法切齿原理
一、实验目的
1. 掌握范成法加工渐开线齿廓的切齿原理，观察 齿廓渐开线及过渡曲线的形成过程;
2. 了解渐开线齿轮产生根切现象和齿顶和采用变 位来避免发根切的方法；
3. 分析、比较变位齿轮与标准齿轮齿形的异同点。
实验二 范成法切齿原理
简范成法加工齿轮的原理
简范成法加工齿轮的原理加工齿轮是通过机械方式将齿轮预定的外径、模数和齿数等几何参数加工到工件上的过程。
它是一种重要的机械加工工艺，在各种机械传动装置中起到了重要的作用。
下面将详细介绍加工齿轮的原理。
首先，加工齿轮的原理之一是根据齿轮的几何参数进行设计。
齿轮设计的基本参数包括模数、齿数、压力角、啮合角等。
这些参数是根据传动装置所要求的传动比、工作转速、承载能力等来确定的。
齿轮设计的目的是保证齿轮在传动过程中的可靠性、效率和寿命。
其次，加工齿轮的原理之二是通过加工工艺流程将齿轮的几何参数加工到工件上。
常见的加工工艺包括滚削、铣削、车削、磨削等。
这些工艺可以分为两类：一类是从齿廓形状入手进行加工，如滚削和铣削；另一类是从齿底进行加工，如车削和磨削。
加工齿轮的关键是保证齿轮的模数、齿高、啮合间隙等几何参数与设计要求相符合。
第三，加工齿轮的原理之三是根据齿轮的材料和硬度进行热处理。
热处理可以提高齿轮的硬度和耐磨性，提高其使用寿命。
常见的热处理方法有淬火、回火、渗碳等。
热处理后的齿轮需要进行进一步的机械加工，如研磨和修整，以保证齿轮的精度和表面质量。
第四，加工齿轮的原理之四是进行齿轮的装配和调试。
齿轮的装配是将齿轮与其他传动零件进行组合，并采取适当的间隙和啮合条件，以确保齿轮传动的精度和平稳性。
调试是通过调整齿轮的相对位置和啮合条件，使其工作在设计要求范围内。
最后，加工齿轮的原理之五是根据齿轮的应用要求进行表面处理。
表面处理可以提高齿轮的抗疲劳性和耐蚀性，提高齿轮传动的可靠性和寿命。
常见的表面处理方法包括镀铬、磷酸盐化、氮化等。
总的来说，加工齿轮的原理是根据齿轮的设计要求，通过加工工艺流程将几何参数加工到工件上，并通过热处理、装配和调试等过程确保齿轮的性能和质量。
加工齿轮是一项复杂的工艺，需要高精度的加工设备和严密的工艺控制，以满足各种传动装置的要求。
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实验5 齿轮范成原理实验
在工程中，齿轮齿廓的制造方法很多。
其中以用范成法制造最为普遍，因此，有必要对这种方法的基本原理和形成过程加以研究。
一、实验目的
1. 掌握用范成法制造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. 分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。
二、设备和工具
齿轮范成仪、圆规、三角板、剪刀、圆珠笔。
齿轮范成仪所用的模型为齿条插刀，齿轮范成仪仪器结构如图5-1所示：半圆盘1、绕其固定的轴心0转动，在圆盘的周缘刻有凹槽，凹槽内绕有钢丝2、钢丝绕在凹槽内以后，其中心线形成的园应等于被加工齿轮的分度园。
两根钢丝分别固定在半圆盘及拖板侧面的a 、b 、c 、d 处。
纵拖板3可在机架4上沿水平方向左右移动，同时钢丝2带动半圆盘相应地向左或右转动，形成齿条和齿轮的啮合运动。
在横拖板5上装有齿条刀具6，转动螺杆8可使相对横拖板5沿垂直方向移动，从而可调节刀具中线至轮坯中心的距离。
1— 半圆盘 2—钢丝 3—纵拖板 4—机架 5—横拖板 6—齿条刀具 7—压环 8—螺杆
图5-1 齿轮范成仪
三、实验原理
范成法是利用一对齿轮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，另一轮为齿坯，它们仍保持固定的角速比传动，完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样；同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动，这样所制作的齿轮的齿廓就是刀具刀刃在各个位置的包络线。
若用渐开线作为刀具齿廓，则其包络线亦为渐开线。
由于在实际加工时看不到各个位置形成的包络线的过程，故通过齿轮范成仪来实现轮坯于刀具之间的传动过程，并用笔将加工齿轮工程中，刀具刀刃的各个位置绘制在纸上，这样我们就能清楚地观察到齿轮范成的过程。
在切制标准齿轮时，将刀具中线调节至与被加工齿轮分度园相切的位置（或者使刀具的齿顶与齿轮的齿根相切）；当切制变位齿轮时，应重新调整刀具中线的位置，使刀具中线与齿轮的分度园之间的距离为变位量xm 的值，这样切出的齿轮就是变位齿轮。
齿条插刀的参数为：压力角 α＝20°，模数m ＝25mm ，则加工齿轮的齿数为z ＝
25
200＝8，而加工齿轮时，当h *
a ＝1 α＝20°，避免根切的最小齿数为，z m in ＝17，变位系数x 应满足如下关系：x ≥h *
a
min min z z z -=17
8
171－⨯=0.53,则xm ≥13.25mm 。
齿条的径向移动距1
3
2 4
6
5
7 b
离为xm ，范围为＋20mm 、－5mm 。
下面是实验时所用的公式：
分度园直径： d=mz
基园直径： d b =dcos α 齿顶园直径： d a =d+2(h *
a +x)m 齿根园直径： d f =d-2(h *a +c *-x)m 分度园上的齿厚：s=
2
m
π+2xmtg α 四、实验步骤
2. 在一张A3的图纸上用铅笔绘制中心线，一半画标准齿轮的分度圆、基圆、齿顶圆、及齿根圆，另一半绘制变位齿轮的分度圆、基圆、齿顶圆、及齿根圆。
再画一个直径为变位齿轮的齿顶圆的直径加2~3毫米的圆，沿这个园将图纸剪成一个园形。
3. 绘制标准齿轮（图纸上绘制一半即可）
（1）通过半圆环（及螺钉）将圆形图纸压紧在齿轮范成仪的圆盘上，并注意使图纸中心与圆盘中心重合。
（2） 调整刀具使其中心线与分度圆相切（或调节刀具的齿顶线使其与齿轮的齿根圆相切）即此时
刀具处在切制标准齿轮的位置上。
（3）绘制时，首先将齿条推至左边（或右边）极端位置，用手推动齿条使其移动。
每移动一格则用笔沿齿条轮廓在图纸上画下该齿廓在齿坯上的投影线，直到形成2一3 个完整的齿形为止。
此过程中要注意轮坯上齿廓的形成过程。
（4）观察所得的齿廓是否有根切现象，找出原因，以便进行变位。
4. 绘制变位齿轮（在图纸上绘制另一半，最好用不同颜色的圆珠笔）
按上述位置把齿条刀退后（远离齿轮中心）距离xm （不产生根切的最小变位系数
x m ax =
1717z -=17
8
17-），然后按标准齿轮相同方法绘出2～3个齿即可。
五、思考题
1．通过实验说明你所观察到的根切现象是怎样的是由与什么原因引起的？如何避免根切？
2．比较用同一齿条刀具加工的标准齿轮与变位齿轮的几何参数与几何形状哪些相同哪些不相同？
何故？
3．进一步理解分度圆和基园的关系，在一对标准齿轮或一对变位齿轮，，啮合传动中有和相同，有何不同？
4．观察才能大量齿廓曲线是否全是渐开线，根切现象发生在基圆齿厚公式计算任意齿厚的尺寸。
5．齿条刀具的齿顶高和齿根高为什么都等于(h*
a
+c*) m.
6．用齿轮刀具加工标准齿轮时，刀具和齿坯之间的相对位置和相对运动有何要求？为什么？
六、实验报告要求
1、计算加工的标准齿轮和变位齿轮的参数：分度园直径d、基园直径d b、齿顶园直径d
a
、齿根园
直径d
f 、分度园齿厚S、基园齿厚S b、齿顶园齿厚S
a
、变位系数、周节P。
2、在一张A3图纸上各画一半的标准齿轮和变位齿轮的范成图，观察比较标准齿轮和变位齿轮的异
同点。