CN104766529A - 零压力角的齿轮传动式齿轮范成仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种零压力角的齿轮传动式齿轮范成仪，是由零度压力角模拟齿条插刀、第五齿轮、第四齿轮、第三齿轮、第二齿轮、第一齿轮、底板、托纸圆盘和联接环组成，第一轴上的第一齿轮可以与第五齿轮直接啮合传动；或者第一轴上的第一齿轮不直接与第五齿轮啮合，而是通过一系列的齿轮传动，第一齿轮和第二齿轮啮合，第二齿轮和第三齿轮可以实现同轴共转，第三齿轮经过第四齿轮与第五齿轮互相传递运动；第一轴、第二轴可以在底板上的槽内上下滑动，保证各对传动齿轮正确啮合的中心距；为改变第一齿轮和第五齿轮的传动比；第一齿轮、第二齿轮齿和第三齿轮可以快速更换成不同齿数的齿轮，通过调整两个刀齿之间的距离，可以描绘出不同模数的渐开线齿轮齿廓。

Description

零压力角的齿轮传动式齿轮范成仪

技术领域

本发明涉及一种教学仪器，特别涉及一种零压力角的齿轮传动式齿轮范成仪。

背景技术

目前用于教学的齿轮范成仪通过固定齿数的齿轮和齿条啮合传动，形成范成运动，通常只能做一种分度圆直径的齿轮范成实验。需要模拟加工不同模数齿轮的时候，需要更换模拟齿条刀具。

发明内容

本发明的主要目的是为了解决上述问题，提供一种能够绘出不同齿数、模数及非标准压力角的渐开线齿形的齿轮传动式齿轮范成仪。

本发明是由零压力角模拟齿条插刀、第五齿轮(齿条)、第四齿轮、第三齿轮、第二齿轮、第一齿轮、底板、托纸圆盘和联接环组成，第一轴固定在底板上，其位置根据需要可以在槽内上下调整，第一齿轮和联接环固定在一起并套设在第一轴上，联接环与第一轴之间套设轴承，联接环的盘面外周套设固定托纸圆盘，联接环的立柱具有外螺纹，联接环上套设压纸盘并以旋钮旋紧，第三齿轮位于第二齿轮之上，第三齿轮和第二齿轮以第二轴枢接在底板上，第三齿轮和第二齿轮固定在一起，第四齿轮以第三轴枢接在底板上，第一齿轮与第二齿轮啮合在一起，第三齿轮和第四齿轮啮合在一起，底板上开设有燕尾槽，滑枕滑设在燕尾槽中，滑枕上固定第五齿轮(齿条)，零压力角模拟齿条插刀通过自身的滑槽和锁紧螺母固定在齿条上，第四齿轮 与齿条啮合在一起。

所述的底板上开设有槽，第一轴和第二轴穿设固定在底板的槽中，第一轴和第二轴可以在底板的槽中上下移动，第三轴固定在底板上。

底板开有圆孔并装有弹簧与钢珠组成弹簧柱塞，滑枕的边缘具有条齿，弹簧柱塞的钢珠与滑枕边缘的条齿接触，弹簧柱塞所在位置保证钢珠一直可与滑枕接触，从而使齿条移动过一个凸起距离时，钢珠位于条齿中，将滑枕定位，以便均匀绘制齿形。

本发明的工作过程和原理是：

本发明使用时，首先根据要描绘渐开线齿廓齿轮的模数和压力角来调整零压力角模拟齿条插刀。根据公法线长度的计算：

并圆整到最近的整数。

k---所跨齿数； 

W_k---公法线公称长度；

α---为被加工齿轮的压力角；

z_x---为齿轮齿数；

调整零压力角模拟齿条插刀的异侧两齿之间的距离，使其值为W_k。然后根据被加工齿轮的齿数来选择中间的传动齿轮齿数，如第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮的齿数，中间的传动齿轮齿数，第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮的齿数之间的关系，由以下公式得出：

$\begin{array}{cc}{m}_x{z}_x=m\×z_1\frac{z_3}{z_2}& \frac{m_x\×z_x}{m\×z_1}=\frac{z_3}{z_2}\end{array}$

m_x、z_x---分别为被加工齿轮的模数和齿数；

m---为第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮(齿条) 的模数；

z₁---为第一齿轮的齿数。

计算可得第二齿轮和第三齿轮的齿数比，根据这个齿数比在已经给出的备用齿轮当中选择第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮。把第二齿轮和第三齿轮安装到第二轴上实现同轴共转，调整第一轴的位置保证第一齿轮和第二齿轮啮合上，第三齿轮和第四齿轮啮合上，第四齿轮和第五齿轮(齿条)啮合上。松开锁紧螺母及旋钮，拿起压纸盘，将轮坯纸放在模拟齿条插刀下面，放上压纸盘，然后旋上旋钮压紧轮坯纸。调整零压力角模拟齿条插刀，使零压力角模拟齿条插刀分度线与轮坯回转中心的距离为被绘制齿轮的分度圆半径，此时零压力角模拟齿条插刀中线与轮坯分度圆相切。将零压力角模拟齿条插刀移至开始啮合的位置，推动模拟齿条插刀或旋转托纸圆盘，就可以开始绘制齿轮的渐开线齿廓，用铅笔沿刀刃描绘模拟齿条插刀刀刃的轮廓。

若第一齿轮直接和第五齿轮啮合传动，下述公式得出第一齿轮齿数：

m_xz_x＝m₁z₁

m_x、z_x---分别为被加工齿轮的模数和齿数；

m₁z₁----为第一齿轮的模数和齿数。

根据被加工齿轮的模数和齿数来选择第一齿轮的模数和齿数，即使第一齿轮的分度圆直径与被加工齿轮的分度圆直径相等，调整第一轴的位置保证第一齿轮和第五齿轮(齿条)啮合上。重复上述过程，用铅笔沿刀刃描绘模拟齿条插刀刀刃的轮廓即可。

应重复调节模拟齿条插刀分度线与轮坯回转中心的距离可以描绘正变位和负变位的渐开线齿廓。

本发明的有益效果：

1、两个刀齿之间的距离可以调节，描绘出不同模数的渐开线齿轮齿廓。

2、可以模拟齿轮加工方法中磨齿加工的原理，更好地理解一对渐开线齿轮啮合原理。

3、只改变第一齿轮的模数和齿数即可模拟多种齿轮的加工过程，方便快捷。

附图说明

图1为本发明的第一实施例主视图。

图2为本发明的第一实施例剖视图。

图3为图2中A处的放大示意图。

图4为本发明的第一轴放大示意图。

图5为本发明的第二轴放大示意图。

图6本发明的第三轴放大示意图。

图7为本发明的第二实施例主视图。

图8为本发明的第一实施例剖视图。

具体实施方式

本发明的第一实施例工作方式：第一齿轮6通过第二齿轮5、第三齿轮4、第四齿轮3与第五齿轮2啮合实现传动。

本发明的第二实施例工作方式：第一齿轮6直接与第五齿轮2啮合实现传动。

请参阅图1和图2所示，第一实施例是由零压力角模拟齿条插刀17、第五齿轮(齿条)2、第四齿轮3、第三齿轮4、第二齿轮5、第一齿轮6、底板8、托纸圆盘9和联接环12组成，第一轴13固定在底板8上，第一齿轮6和联接环12固定在一起并套设在第一轴13上，联接环12与第一轴13之间套 设轴承14，联接环12的盘面外周套设固定托纸圆盘9，联接环12的立柱具有外螺纹，联接环12上套设压纸盘10并以旋钮11旋紧，第三齿轮4位于第二齿轮5之上，第三齿轮4和第二齿轮5以第二轴15枢接在底板8上，第三齿轮4和第二齿轮5固定在一起，第四齿轮3以第三轴16枢接在底板8上，第一齿轮6与第二齿轮5啮合在一起，第三齿轮4和第四齿轮3啮合在一起，底板8上开设有燕尾槽18，滑枕19滑设在燕尾槽18中，滑枕19上固定第五齿轮(齿条)2，模拟齿条插刀17通过自身的滑槽20和锁紧螺母1固定在第五齿轮(齿条)2上，第四齿轮3与第五齿轮(齿条)2啮合在一起。

所述的底板8上开设有槽7，第一轴13和第二轴15穿设固定在底板8的槽7中，第一轴13和第二轴15可以在底板8的槽7中上下移动，第三轴16固定在底板8上。

请参阅图7和图8，第二实施例是将第一轴13固定在底板8上，第一齿轮6和联接环12固定在一起并套设在第一轴13上，联接环12与第一轴13之间套设轴承14，联接环12的盘面外周套设固定托纸圆盘9，联接环12的立柱具有外螺纹，联接环12上套设压纸盘10并以旋钮11旋紧，第一齿轮6与第五齿轮(齿条)2啮合在一起，模拟齿条插刀17通过自身的滑槽20和锁紧螺母1固定在第五齿轮(齿条)2上。

如图2和图3所示，底板8开有圆孔并装有弹簧81与钢珠82组成弹簧柱塞，滑枕19的边缘具有条齿，弹簧柱塞的钢珠82与滑枕19边缘的条齿接触，弹簧柱塞所在位置保证钢珠82一直可与滑枕19接触，从而使第五齿轮(齿条)2移动过一个凸起距离时，钢珠82位于条齿中，将滑枕19定位，以便均匀绘制齿形。

本发明的发明点是：

1、第一轴13上的第一齿轮6不直接与齿条2啮合，而是通过一系列的齿轮传动，例如：装在第一轴13上的第一齿轮6和第二齿轮5啮合，第二齿轮5和第三齿轮4可以实现同轴共转，第三齿轮4经过第四齿轮3与第五齿轮(齿条)2互相传递运动。

2、第一轴13和第二轴15穿设固定在底板8的槽7中，第一轴13和第二轴15可以在底板8的槽7中上下移动，第三轴16固定在底板8上。

3、托纸圆盘上9、联接环12和第一齿轮6固定在一起，以相同的角速度围绕第一轴13转动。

4、零压力角模拟齿条插刀17的压力角是0°。

5、第一齿轮与第五齿轮(齿条)直接啮合，调整快捷。

第一实施例的工作过程和原理是：

本发明使用时，首先根据要描绘渐开线齿廓齿轮的模数和压力角来调整零压力角模拟齿条插刀17。根据一对渐开线齿轮正确啮合条件：

并圆整到最近的整数。

k---所跨齿数； 

W_k---公法线公称长度；

α---为被加工齿轮的压力角；

z_x---为被加工齿轮的齿数；

调整零压力角模拟齿条插刀的同侧两齿之间的距离，使其值为W_k。若采用第一种方案，则根据被加工齿轮的齿数来选择中间的传动齿轮齿数，如第一齿轮6、第二齿轮5和第三齿轮4的齿数，中间的传动齿轮齿数，如第一齿轮6、第二齿轮5和第三齿轮4的齿数之间的关系，由以下公式得出：

$\begin{array}{cc}{m}_x{z}_x=m\×z_1\frac{z_3}{z_2}& \frac{m_x\×z_x}{m\×z_1}=\frac{z_3}{z_2}\end{array}$

m_x、z_x---分别为被加工齿轮的模数和齿数；

m---为第一齿轮6、第二齿轮5、第三齿轮4、第四齿轮3、第五齿轮(齿条)2的模数；

z₁---为第一齿轮6的齿数。

计算可得第二齿轮5和第三齿轮4的齿数比，根据这个齿数比在已经给出的备用齿轮当中选择第一齿轮6、第二齿轮5和第三齿轮4。把第二齿轮5和第三齿轮4安装到第二轴15上实现同轴共转，调整第一轴13的位置保证第一齿轮6和第二齿轮5啮合上，第三齿轮4和第四齿轮3啮合上，第四齿轮3和第五齿轮(齿条)2啮合上。松开锁紧螺母1及旋钮11，拿起压纸盘10，将图纸放在模拟齿条插刀17下面，放上压纸盘10，然后旋上旋钮11压紧图纸。调整模拟齿条插刀17，使模拟齿条插刀17分度线与轮坯回转中心的距离为被绘制齿轮的分度圆半径，此时模拟齿条插刀17中线与轮坯分度圆相切。将模拟齿条插刀17移至开始啮合的位置，然后推动模拟齿条插刀17或旋转托纸圆盘9，向右或向左每次模拟齿条插刀17一段距离，比如3～5mm，弹簧柱塞卡在滑枕19两个齿之间，开始沿模拟齿条插刀17边缘绘制模拟模拟齿条插刀17的齿廓曲线，画一次刀具齿廓曲线，移动一次滑枕19，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。

第二实施例的工作过程和原理是：

根据被加工齿轮的模数和齿数来选择第一齿轮的模数和齿数，使第一齿轮的分度圆直径与被加工齿轮的分度圆直径相等，调整第一轴的位置保证第 一齿轮和第五齿轮(齿条)啮合上。

m_xz_x＝m₁z₁

m_x、z_x---分别为被加工齿轮的模数和齿数；

m₁z₁----为第一齿轮的模数和齿数。

将第一轴13固定在底板8上，第一齿轮6和联接环12固定在一起并套设在第一轴13上，联接环12与第一轴13之间套设轴承14，联接环12的盘面外周套设固定托纸圆盘9，联接环12的立柱具有外螺纹，联接环12上套设压纸盘10并以旋钮11旋紧，第一齿轮6与第五齿轮(齿条)2啮合在一起，模拟齿条插刀17通过自身的滑槽20和锁紧螺母1固定在第五齿轮(齿条)2上。重复第一种方案的绘图步骤，画出齿廓的包络线即为标准渐开线齿轮的齿廓。

若需要切制出变位齿轮时，松开锁紧螺母1，根据所描述被切制齿轮边位系数的要求，调整零压力角模拟齿条插刀17的位置，旋紧锁紧螺母1，推动零压力角模拟齿条插刀17或旋转托纸圆盘9，用铅笔绘制零压力角模拟齿条插刀17刀刃的轮廓，最终描绘出渐开线齿轮齿廓，再根据计算出齿顶圆和齿根圆直径的大小，画出齿根圆和齿顶圆。

Claims (3)

1.一种零压力角的齿轮传动式齿轮范成仪，其特征在于：是由零压力角齿条插刀(17)、第五齿轮(齿条)(2)、第四齿轮(3)、第三齿轮(4)、第二齿轮(5)、第一齿轮(6)、底板(8)、托纸圆盘(9)和联接环(12)组成，第一齿轮(6)通过第二齿轮齿(5)、第三齿轮(4)和第四齿轮(3)将运动传递给第五齿轮(2)，或者第一齿轮(6)直接和第五齿轮(2)啮合，更换齿轮的齿数，能够描绘出不同齿数的渐开线齿轮齿廓，通过调节两个刀齿之间的距离，能够描绘出不同模数的渐开线齿轮齿廓。

2.根据权利要求1所述的一种零压力角的齿轮传动式齿轮范成仪，其特征在于：所述的零压力角齿条插刀(17)是压力角为0°的模拟齿条刀刀具。

3.根据权利要求1所述的一种零压力角的齿轮传动式齿轮范成仪，其特征在于：所述零压力角齿条插刀(17)的周节可调，通过调节两个刀齿之间的距离，描绘出不同压力角或不同模数的渐开线齿轮齿廓。