齿轮范成实验报告思考题答案标准齿轮齿廓

机械设计基础（II）实验报告 班级 姓名

学号

渐开线直齿圆柱齿轮的实验研究 日期2011年11月10日

（理论课）任课教师

一、 实验目的：

1、 通过实验掌握渐开线齿轮的加工原理和加工方法；

2、 培养学生在实际工作中发现问题、分析问题和解决问题的能力； 3、 培养学生的动手能力。

二、 实验要求：

1、 根据所给参数，利用实验室提供范成仪的搭接件，构造出齿轮加工装置。 2、 掌握范成法加工齿轮时可能出现的问题及对策； 3、 掌握标准齿轮与变位齿轮的异同点。

三、 实验步骤

1、准备好剪刀、铅笔、圆规、三角板、量角器和绘图纸（或其它厚纸）等用具。

1) 根据个人所分配到的题目安装好齿轮范成仪，进行齿轮范成。 2) 在所范成齿轮上标出db、d、da、df 、 p、s、e、pb、pn ；

3) 观察所范成的齿轮，发现并解决范成法加工渐开线直齿圆柱齿轮产生的问题 4) 分析比较标准齿轮与变位齿轮的异同点。 2、范成齿轮的参数如下：

a组：1）m=15，?＝20?，Z＝10，ha*=1，c*=0.25

汕 头 大 学 实 验 报

实验表现及原始数据记录(40)

实验三 直齿圆柱齿轮范成实验

一、

实验目的和要求

实验结果及分析 (40) 实验原理及报告规范认真程度(20) 总评 (100) 1、掌握渐开线齿廓范成法加工的原理；

2、了解渐开线标准齿轮根切的原因及避免根切的方法； 3、比较标准齿轮与变位齿轮齿形的异同点。 二、主要仪器设备

齿轮范成仪、待加工齿轮毛坯、笔 三、实验原理

齿轮范成法加工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齿轮的。这样切制的齿轮的齿廓就是刀具的刀刃在轮坯上各个位置的包络线；若用渐开线作为刀具的齿廓，则其包络线亦为渐开线。 四、实验内容

1、毛坯纸制作：根据范成仪齿圆盘的大小剪好齿轮轮坯，然后在其中心剪出圆孔。在绘图纸上画出中心线、分度圆、基圆及齿顶圆和齿根圆。 2、标准齿轮齿坯计算公式（X=0）Z=10 分度圆半径： r = m Z / 2 基圆半径： r b = r cosα

齿根圆半径： r f = m [ Z - 2 (ha*+C* ) ]/2 齿顶圆半径： r a = m ( Z+2ha*) / 2 3、变位齿轮齿坯计算（不根切）Z

汕 头 大 学 实 验 报

实验表现及原始数据记录(40)

实验三 直齿圆柱齿轮范成实验

一、

实验目的和要求

实验结果及分析 (40) 实验原理及报告规范认真程度(20) 总评 (100) 1、掌握渐开线齿廓范成法加工的原理；

2、了解渐开线标准齿轮根切的原因及避免根切的方法； 3、比较标准齿轮与变位齿轮齿形的异同点。 二、主要仪器设备

齿轮范成仪、待加工齿轮毛坯、笔 三、实验原理

齿轮范成法加工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齿轮的。这样切制的齿轮的齿廓就是刀具的刀刃在轮坯上各个位置的包络线；若用渐开线作为刀具的齿廓，则其包络线亦为渐开线。 四、实验内容

1、毛坯纸制作：根据范成仪齿圆盘的大小剪好齿轮轮坯，然后在其中心剪出圆孔。在绘图纸上画出中心线、分度圆、基圆及齿顶圆和齿根圆。 2、标准齿轮齿坯计算公式（X=0）Z=10 分度圆半径： r = m Z / 2 基圆半径： r b = r cosα

齿根圆半径： r f = m [ Z - 2 (ha*+C* ) ]/2 齿顶圆半径： r a = m ( Z+2ha*) / 2 3、变位齿轮齿坯计算（不根切）Z

渐开线齿轮的范成实验

一、实验目的

1．模拟用范成法切制渐开线齿轮的过程；

2．进一-步了解渐开线标准齿轮产生根切的原因和变位齿轮的概念。 3．分析比较标准齿轮和变位齿轮在形状和几何尺寸等方面的异同点。

二、实验仪器结构及工作原理

加工齿轮的方法很多，范成法是以齿轮啮合原理进行加工齿轮的常用方法。范成法加工齿轮是利用一对齿轮互相啮合时，齿廓曲线互为包络线的原理。齿轮轮坯的瞬心线（加工节圆）和齿条刀的瞬心线（加工节线）对滚，刀具齿斑即可包络出被加工齿轮的齿廓。范成法加工齿轮时，需将刀刃形成包络线的各个位置记录下来，才能看清轮齿的范成过程，做本实验时，用图纸做轮坯，用齿轮范成仪来实现刀具与轮坯的对滚，再用笔将刀刃的各个位置画在轮坯上，就 图1

清楚地显示出轮齿的范成过程。齿轮范成仪的构造如图1所示。

圆盘l绕固定在机架上的轴心O转动，刀具2利用圆螺母4和拖板3固联，圆盘l的背面固联一齿轮与拖板3上的齿条相啮合。当拖板3在机架导轨上水平移动时，圆盘l相对与拖板3转动，完成范成运动。松开圆螺母4后，刀刃2相对于被加工齿轮3可径向移动，可以调控齿条刀具中线和齿轮分度圆之间的径向距离，则切制出标准齿轮或变位齿轮。圆螺母5用来把

第四章

齿轮设计 4.1

齿轮参数的选择 齿轮模数值取值为 m=10 ，

主动齿轮齿数为 z=6

压力角取 α =20 °，

齿轮螺旋角为 β = 12 °，

齿条齿数应根据转向轮达到的值来确定。齿轮的转速为 n=10r/min

，齿轮传动力矩２ 221 Ｎ m

??

，转向器每天工作８小时，使用期限不低于５年．

主动小齿轮选用 20MnCr5

材料制造并经渗碳淬火， 而齿条常采用 45 号钢或 41Cr4 制造并经

高频淬火，表面硬度均应在 56HRC

以上。为减轻质量，壳体用铝合金压铸。 4.2

齿轮几何尺寸确定 [2]

齿顶高 ha = ????????

mm h m n an n 25 . 4 7 . 0 1 5 . 2 ????????????

??,ha=17 齿 根 高 hf ????????

mm c h m n n an n 375 . 1 7 . 0 25 . 0 1 5 . 2 ????

????????????????

?? ,hf 齿高

h =

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

a 2 3

7 c 6

5

1 4

b

齿条刀具中线 d

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

1.为什么直流电动机要进行零励磁保护？

答：因为直流电动机在运行中，若失去励磁电流或励磁电流减小很多，则轻载时将产生超速运行甚至发生飞车；重载时则使电枢电流迅速增加，电枢绕组会因发热而损坏，所以要采用零励磁保护。

2.（1）为什么要求直流他励电动机磁场回路的接线要牢靠？ 答案同上

（2）起动时电枢回路必须串联起动变阻器？

答：启动时，电枢是静止的，此时E＝0，所以启动电流Ia＝U/Ra，又因Ra很小，所以启动电流

大，必须串联电阻限制启动电流。

3.什么对调直流电源的正负极，可以改变直流他励电动机的转向，而不可以改变直流并励电动机的转向？

答：对于直流他励电动机来说，改变对调直流电源的正负极只会改变电枢电流方向，而不会改变励磁电流方向，所以可以改变电机转向。对于直流并励电动机来说，改变对调直流电源的正负极不仅会改变电枢电流方向，而且会改变励磁电流方向，所以转向不改变。 4.为什么交流电动机直接启动时，启动电流很大？

答：异步电动机启动时，由于转子处于静止状态，定子旋转磁场以最快的相对速度切割转子导体，在转子绕组中感应出很大的转子电势和转子电流，从而引起很大的定子电流，一般启动电流可达额定电流的5～7倍。

5.三相异步电动机断了一根电源线后，为

1.为什么直流电动机要进行零励磁保护？

答：因为直流电动机在运行中，若失去励磁电流或励磁电流减小很多，则轻载时将产生超速运行甚至发生飞车；重载时则使电枢电流迅速增加，电枢绕组会因发热而损坏，所以要采用零励磁保护。

2.（1）为什么要求直流他励电动机磁场回路的接线要牢靠？ 答案同上

（2）起动时电枢回路必须串联起动变阻器？

答：启动时，电枢是静止的，此时E＝0，所以启动电流Ia＝U/Ra，又因Ra很小，所以启动电流

大，必须串联电阻限制启动电流。

3.什么对调直流电源的正负极，可以改变直流他励电动机的转向，而不可以改变直流并励电动机的转向？

答：对于直流他励电动机来说，改变对调直流电源的正负极只会改变电枢电流方向，而不会改变励磁电流方向，所以可以改变电机转向。对于直流并励电动机来说，改变对调直流电源的正负极不仅会改变电枢电流方向，而且会改变励磁电流方向，所以转向不改变。 4.为什么交流电动机直接启动时，启动电流很大？

答：异步电动机启动时，由于转子处于静止状态，定子旋转磁场以最快的相对速度切割转子导体，在转子绕组中感应出很大的转子电势和转子电流，从而引起很大的定子电流，一般启动电流可达额定电流的5～7倍。

5.三相异步电动机断了一根电源线后，为

（19）中华人民共和国国家知识产权局

（12）发明专利申请

（10）申请公布号

CN103253579A

（43）申请公布日 2013.08.21（21）申请号CN201310199645.8

（22）申请日2013.05.27

（71）申请人南通大学

地址226019 江苏省南通市啬园路9号

（72）发明人张兴国;姜学耘;翁堪兴;李善芒;葛聪;张俊洋;杨佳;周颖;丁海强

（74）专利代理机构南通市永通专利事务所

代理人葛雷

（51）Int.CI

权利要求说明书说明书幅图

（54）发明名称

齿轮齿条式电梯

（57）摘要

本发明公开了一种齿轮齿条式电梯，包括

固装于轿厢下方的动力箱体，动力箱体中装电机

驱动的主动齿轮，主动齿轮与三个沿圆周均匀分

布的行星齿轮啮合，每个行星齿轮与一个传动齿

轮啮合，传动齿轮与一组涡轮蜗杆的蜗杆同轴，

涡轮轴上装一个同步齿轮，同步齿轮与固装在电

梯井壁上的齿条啮合，通过同步齿轮在齿条上的

转动，带动动力箱的上下运动，进而实现轿厢的

上下运动。本发明结构合理，在传动设计上，采

齿轮齿厚偏差测量

一、实验目的

1. 掌握测量齿轮齿厚的方法。 2. 加深理解齿轮齿厚偏差的定义。

二、实验内容

用齿轮游标尺测量齿轮的齿厚偏差。

三、测量原理及计量器具说明

齿厚偏差△Es是指在分度圆柱面上，法向齿厚的实际值与公称值之差。

图1为测量齿厚偏差的齿轮游标尺。它是由两套相互垂直的游标尺组成。垂直游标尺用于控制测量部位（分度圆至齿顶圆）的弦齿高hf，水平游标尺用于测量所测部位（分度圆）的弦齿厚Sf(实际）。齿轮游标尺的分度值为0.02mm，其原理和读数方法与普通游标尺相同。

图1 图2

用齿轮游标尺测量齿厚偏差，是以齿顶圆为基础。当齿顶圆直径为公称值时，直齿圆柱齿轮分度圆处的弦齿高hf和弦齿厚Sf由图2可得：

Zm?900?hf＝h?＋x＝m??1?cos?

2?Z?900 Sf＝ZmsinZ式中 m——齿轮模数（mm）； Z——齿轮齿数。

当齿轮为变位齿轮且齿顶圆直径有误差时，分度圆处的弦齿高hf和弦齿厚Sf应按下式计算：

??4?tg?fZm?hf＝m??1?cos(2?2Z??)??(Re?Re) ?Sf＝Zmsin?式中?——移距