教學(xué)設(shè)備

概述
    漸開線齒輪的齒廓是一條漸開線，其形成的過程是一直線在圓周上滾動而無任何滑動時(shí)，直線上的點(diǎn)所畫出的曲線（包括線）就是漸開線。根據(jù)這個(gè)原理，設(shè)計(jì)出用直線齒條刀具加工漸開線齒輪機(jī)床。
漸開線齒輪范成儀就是根據(jù)這個(gè)原理設(shè)計(jì)的。齒板是齒條刀具，其中線與齒輪分度相切，使用本范成儀做實(shí)驗(yàn)有以下優(yōu)點(diǎn)：
掌握用范成法制造漸開線齒輪的基本原理，觀察齒廓形成過程。用該范成儀加工齒輪，漸開線齒輪齒廓的加工過程理解直觀、具體、簡便。
2、進(jìn)一步掌握漸開線齒輪的幾何計(jì)算。
3、對“模數(shù)”這個(gè)詞，可產(chǎn)生大小、形狀等具體概念。
4、對齒輪產(chǎn)生根切的原因及避免根切的方法有真實(shí)的理解。
5、對齒輪根切后的齒形有直觀的認(rèn)識。
6、對齒輪變位方法和計(jì)算有明確的理解。
7、分析比較標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪的異同點(diǎn)。
8、掌握用游標(biāo)卡尺測定變位齒輪參數(shù)的方法。井熟悉變位齒輪上各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系。
9、可提高學(xué)員對齒輪研究的興趣。
二、設(shè)備和工具
1．齒輪范成儀；
2．剪刀、自備圓規(guī)、三角板、紅蘭鉛筆、小刀、游標(biāo)卡尺、齒輪模型
三、齒輪范成原理和方法
    范成法是利用一對齒輪互相嚙合時(shí)其共軛齒廓互為包絡(luò)線的原理來加工輪齒的。加工時(shí)其中一輪為刀具，另一輪為輪坯，它們保持固定的角速比傳動，完全和一對真正的齒輪互相嚙合傳動一樣，同時(shí)刀具沿輪坯的齒寬方向作切削運(yùn)動，這樣制得的齒輪的齒廓就是刀具刀刃在各個(gè)位置的包絡(luò)線。若用漸開線作為刀具齒廓，則其包絡(luò)線亦為漸開線。由于在實(shí)際加工時(shí)，看不到刀刃在各個(gè)位置形成包絡(luò)線的過程，故通過齒輪范成儀來實(shí)現(xiàn)輪坯與刀具間的傳動過程，并用鉛筆將刀具刀刃的各個(gè)位置記錄在繪圖紙上，這樣就清楚地觀察到齒廓范成的過程。
 
四、范成儀結(jié)構(gòu)（如下圖所示）


 
五、范成儀主要參數(shù)
齒輪范成儀所用刀具模型為齒條插刀，儀器構(gòu)造如圖：
范成儀配有兩塊齒板；一塊 m=8 , Z=30，d=240  另一塊 m=20 , Z=12，d=240
齒形角 α=20°              齒高系數(shù) h=1
工作齒高 hw=2m             齒距 P=πm
徑向間隙 c=0.25m          齒根圓角半徑 Pr=0.38m
范成儀分度圓直徑 d=240mm
使用方法
橫向移動齒條7（連同齒輪插刀，圖紙托盤同步轉(zhuǎn)動，用鉛筆在齒板側(cè)面畫出輪廓線，逐次微移，每移一次畫一次，直到齒板移出基圓盤為止，紙面上就畫出了漸開線齒形。
齒條插刀以上下移動，當(dāng)齒板中部刻線對準(zhǔn)標(biāo)尺“0”時(shí)，所畫齒形就是沒有變位的正常齒形。
齒條插刀向上移是負(fù)變位，向下移是正變位。在標(biāo)尺上移動量等于變位系數(shù)乘模數(shù)。

實(shí)驗(yàn)步驟

  3、計(jì)算消除根切的最小移距系數(shù)Xmin   
     Xmin=（Zmin-Z）/Zmin           Zmin=17
  4、取變位系數(shù)X，且進(jìn)整到小數(shù)1位  X=m  
     X≥Xmin
  5、計(jì)算移距量Xm
6、計(jì)算被加工齒輪主要參數(shù)

	標(biāo)準(zhǔn)齒輪	變位齒輪
周節(jié)         P
模數(shù)         m	m=P/π	m=P/π
齒數(shù)         Z	Z=d/m	Z=d/m
分度圓半徑   r	R=d/2	R=d/2
基圓半徑     rb	Rb=r cos α	Rb=r cos α
齒頂圓半徑   ra	Ra=m/2(Z+Zha*)	Ra=m/2(Z+Zha*)
變位系數(shù)     X	0	X≥Xmin=Zmin-Z/Zmin
移距量       Xm	0	Xm

7、剪制紙輪胚
取一張A4圖紙，畫出中心線及齒輪的r , rb , ra , 將圖上陰影部分剪掉（見下圖）

8、安裝紙輪胚到范成儀圖紙托盤4上，用壓紙墊板5壓緊。
在右1/4紙胚的中部范成產(chǎn)生根切的標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒形。
在左1/4紙胚的中部范成產(chǎn)生正變位的變位齒輪齒形。
[注]：1）以上為m=20齒板的范成齒形步驟。當(dāng)使用m=8齒板時(shí)，步驟與其完全相同，只是紙輪胚可分成三等分右邊為負(fù)變位。中間不變位，左邊正變位，范成后可以看出：
齒輪模數(shù)都相同時(shí)，由于不同變位齒形的變化；
雖然齒數(shù)Z>Zmin,當(dāng)負(fù)變位大時(shí)也要根切。
八、齒輪參數(shù)測定的原理與步驟
    1、說明一漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)有：齒數(shù)Z、模數(shù)m、齒頂高系數(shù)、分度圓壓力角和變位系數(shù))X等。而這些參數(shù)則可通過用游標(biāo)卡尺測得的數(shù)據(jù)計(jì)算出來的。
    2、基圓周節(jié)Pb和基圃齒厚Sb的測定：
先用游標(biāo)卡尺的一對卡腳卡住k個(gè)齒，如圖1所示k=2。使兩個(gè)卡腳切于齒廓的工作段。圖中切于a、b兩點(diǎn)，這時(shí)測得的公法線長度為Wk毫米。然后再卡住(k+1)個(gè)齒也要兩個(gè)卡腳切于齒廓的工作段，這時(shí)測得齒廓間的公法線長度為wk+1毫米。從漸開線性質(zhì)可知：齒廓間的公法線長ab與所對的基圓上園弧aobo的長度相等。因此卡住k個(gè)齒的公法線長Wk為：  
               
    Wk=(k-1)Pb十Sb…………………………………………………………(1)
    式中：K—跨齒數(shù)，計(jì)算公式
          Pb--~齒在基圓上的周節(jié)，稱為基節(jié)。
          Sb--輪齒在基圓上的齒厚。．
  卡住(k+1)個(gè)齒的公法線長Wk+1為
          Wk+1=KPb+Sb………………………………………………………(2)
  解(1)(2)式即可求得Pb與Sb為：
    Pb = Wk+1—Wk
    Sb = wk+l—KPb = KWk—(k—1)Wk+1，
    根據(jù)求得的Pb可按下式算出模數(shù)
   
由于式中的可能是15o，也可能是20o，故分別將的兩個(gè)值代人上式，算出兩種可能的m值。然而一只齒輪分度圓上的m只可能有一個(gè)值，而且是標(biāo)準(zhǔn)值，因此最接近于該兩種數(shù)值的模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值即為所測齒輪的m值。由于制造、測量過程中不可避免地存在著誤差，從公式算出的m值與標(biāo)準(zhǔn)值之間往往有偏差，但這些偏差總是比較小的，因此可以根據(jù)計(jì)算值來確定其標(biāo)準(zhǔn)值。
從以上的計(jì)算，求得的Sb應(yīng)適合下列的計(jì)算式
   3、頂圓直徑da和根圓直徑df的測定
    (1)當(dāng)Z為偶數(shù)時(shí)，可用游標(biāo)卡尺直接量出da與df。如圖3—(a)
    (2)當(dāng)Z為奇數(shù)時(shí)，則可間接測出da與df。如圖3—(b)，其計(jì)算式為：
    4、測量時(shí)注意事項(xiàng)：
    (a)  Wk，Wk+1，da，df，dk，H1，H2須測量三次取其平均值。
    (b)  讀數(shù)或計(jì)算值須精確到小數(shù)點(diǎn)后2位。
    (c)  測量Wk，Wk+1時(shí)兩卡腳必須與齒廓的漸開線部分相切。