一种非圆齿轮加工器具及实验方法

技术领域

本发明属于教学实验技术领域，更具体地说，涉及一种非圆齿轮加工器具及实验方法。

背景技术

齿轮范成实验是机械类各专业机械原理课程教学中的基本实验之一，利用互相啮合的齿轮齿廓曲线互为包络线的原理，加工齿轮齿廓曲线的方法称为范成法。齿轮范成仪是模拟范成法加工齿轮轮廓线的实验教学仪器。有关非圆齿轮范成仪的研究，专利号为CN102991216A的专利公开了一中椭圆齿轮范成仪的原理和制作方法，该范成仪特征在于用一个标准渐开线齿轮与一个椭圆齿轮啮合来实现非圆齿轮传动的节曲线纯滚动，从而实现非圆齿轮齿廓曲线的范成法加工过程模拟。但该范成仪只能模拟范成加工特定的椭圆齿轮，对于一般的非圆齿轮的齿廓则无法模拟实现范成法加工。为了克服其不足，本专利提出了一种非圆齿轮节曲线形状可变的非圆齿轮范成仪的解决方案，可以实现模拟节曲线为任意形状的非圆齿轮范成加工过程。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种结构简单，使用方便，通过更换具有不同节曲线形状的非圆齿轮实现不同非圆齿轮的范成法加工模拟，适用性好的非圆齿轮加工器具及实验方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的这种非圆齿轮加工器具，其特征在于：包括刀具组件及非圆齿轮组件，所述刀具组件下方设有与所述非圆齿轮组件上非圆齿轮啮合的传动齿轮，所述刀具组件及非圆齿轮组件下方设有机架，所述机架内设有可相对非圆齿轮组件径向移动的滑块，所述刀具组件可转动的连接在所述滑块上，所述非圆齿轮组件可转动的连接在所述机架上。

为使上述技术方案更加详尽和具体，本发明还提供以下更进一步的优选技术方案，以获得满意的实用效果：

所述机架包括机架主体，所述机架主体内设有机架导轨，所述滑块移动设于所述机架导轨上。

所述机架导轨上位于远离所述非圆齿轮组件的一侧设有支撑所述滑块的预紧弹簧。

所述机架主体上设有安装所述非圆齿轮组件的安装孔，所述安装孔内设有非圆齿轮支撑轴承。

所述非圆齿轮组件包括非圆齿轮轴，所述非圆齿轮和非圆齿轮坯设于所述非圆齿轮轴上。

所述非圆齿轮轴的上端设有上拧紧螺母，下端设有下拧紧螺母。

所述刀具组件包括刀具齿轮轴及设于所述刀具齿轮轴上的传动齿轮和刀具齿轮。

所述刀具齿轮轴通过刀具轴承连接在所述滑块上。

所述刀具齿轮轴上设有拧紧螺母。

一种非圆齿轮加工器具实验方法，其特征在于：调试安装好器具，拧开上拧紧螺母将一张带中孔的非圆形白纸安放在非圆齿轮坯上并拧紧上拧紧螺母固定；转动非圆齿轮坯并用铅笔沿刀具齿轮齿廓曲线在白纸上划线，每转动一个小角度后停止并划线一次，形成非圆齿轮的齿廓曲线；松开上拧紧螺母，取出绘制了齿轮齿廓曲线的白纸，实验结束；若需绘制具有不同节曲线、不同齿数和模数的齿轮齿廓曲线，则只要松开拧紧螺母和下拧紧螺母，更换非圆齿轮和刀具齿轮，重复上述实验步骤即可。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明非圆齿轮加工器具，结构简单，使用方便，通过更换具有不同节曲线形状的非圆齿轮实现不同非圆齿轮轮廓曲线的范成法加工模拟，适用性好，具有较强的实用性和较好的应用前景。

附图说明

下面对本说明书的附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明非圆齿轮加工器具三维结构图；

图2为本发明非圆齿轮加工器具局部剖视图；

图3为本发明非圆齿轮包络线绘制示意图。

图中标记为：1、机架，2、刀具组件，3、非圆齿轮组件，4、预紧弹簧，5、滑块；

101、机架导轨，102、机架主体，201、刀具齿轮，202、传动齿轮，203、拧紧螺母，204、刀具齿轮轴，205、刀具轴承，301、非圆齿轮坯，302、非圆齿轮，303、下拧紧螺母，304、非圆齿轮轴，305非圆齿轮支撑轴承，306、上拧紧螺母。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明这种非圆齿轮加工器具，如图1、2中所示，包括刀具组件2及非圆齿轮组件3，刀具组件2下方设有与非圆齿轮组件3上非圆齿轮302啮合的传动齿轮202。刀具组件2及非圆齿轮组件3下方设有机架1，机架1内设有可相对非圆齿轮组件3径向移动的滑块5，刀具组件2可转动的连接在滑块5上，非圆齿轮组件3可转动的连接在机架1上。

本发明中，机架1包括机架主体102，机架主体102内设有机架导轨101，滑块5移动设于机架导轨101上。机架导轨101上位于远离非圆齿轮组件3的一侧设有支撑滑块5的预紧弹簧4。刀具组件2的传动齿轮202与非圆齿轮302啮合，由于非圆齿轮302为非规则的形状，刀具组件2和滑块5可沿机架导轨101根据非圆齿轮的形状变化移动，以调整控制刀具组件2和非圆齿轮组件3之间的轴距。预紧弹簧4提供一定的力，确保传动齿轮202与非圆齿轮301很好的啮合。

本发明中，如图1、2中所示，机架主体102上设有安装非圆齿轮组件3的安装孔，安装孔内设有非圆齿轮支撑轴承305，非圆齿轮组件3可相对机架1转动。

本发明中，非圆齿轮组件3包括非圆齿轮轴304，非圆齿轮302和非圆齿轮坯301设于非圆齿轮轴304上。非圆齿轮轴304的上端设有上拧紧螺母306，下端设有下拧紧螺母303。使用时将非圆齿轮坯301安装布置在非圆齿轮轴304上，拧紧上拧紧螺母306即可。可根据需要拧下下拧紧螺母303以更换非圆齿轮302，实现快速更换非圆齿轮302，可以实现模拟节曲线为任意形状的非圆齿轮范成加工过程。

本发明中，刀具组件2包括刀具齿轮轴204及设于刀具齿轮轴204上的传动齿轮202和刀具齿轮201。刀具齿轮轴204通过刀具轴承205连接在滑块5上。刀具齿轮轴204上设有拧紧螺母20，以便于更换刀具齿轮201，模拟范成不同模数齿轮轮廓齿形。

本发明中，非圆齿轮加工器具，主要由机架1、刀具组件2、非圆齿轮组件3、预紧弹簧4和滑块5组成。工作时机架1固定不动，刀具组件2和非圆齿轮组件3绕各自轴转动，满足使用需求。

本发明中，主要模拟现实范成法加工非园齿轮齿廓曲线过程，其基本原理与圆柱齿轮范成法类似，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齿廓曲线。加工时其中一轮为“刀具”，另一轮为非圆齿轮坯，“刀具”的切削运动，用铅笔沿“刀具”齿轮齿廓在非圆齿轮坯上划线实现包络运动，如此切出的齿轮的轮廓。

对于非圆齿轮范成法而言，“刀具”轮和非圆齿轮坯301之间的传动比以及中心距不是常数，而是按照给定的规律进行变化。其中刀具齿轮201与非圆齿轮坯301之间的相对转动是通过与之同轴的主动非圆齿轮302和传动齿轮202相对转动实现，且通过滑块5和预紧弹簧4实现两轴之间的中心距变化，刀具齿轮轴204安装在可以沿非圆齿轮302径向运动的滑块5上，预紧弹簧的作用是既保证滑块5能够作径向运行又能够保证非圆齿轮302和传动齿轮202之间正常啮合。通过转动非圆齿轮302或传动齿轮202实现二者之间的啮合运动。通过更换具有不同节曲线形状的非圆齿轮302实现不同非圆齿轮的范成法加工模拟。

本发明非圆齿轮加工器具，机架1上面设有一个机架导轨101以保证滑块5在机架导轨101内运动，在机架导轨101上还安装有预紧弹簧4，以保证安装在滑块5上的刀具组件2和安装在机架1上非圆齿轮组件相啮合的传动齿轮202和非圆齿轮302正确啮合且中心距可变。非圆齿轮302可以通过拆卸下拧紧螺母303实现快速更换具有不同节曲线的非圆齿轮，以满足具有不同节曲线的非圆齿轮齿廓曲线的范成实验。同样地，可以通过拆卸拧紧螺母203实现快速更换具有不同齿数和模数的刀具齿轮201，从而实现具有不同齿数和模数的非圆齿轮齿廓曲线的范成实验。若将传动齿轮202和非圆齿轮302更换为渐开线标准直齿圆柱齿轮，也可以实现渐开线标准直齿圆柱齿轮齿廓曲线的范成加工，从而拓展了范成仪使用范围

本发明这种非圆齿轮加工器具实验方法：调试安装好器具，拧开上拧紧螺母306将一张带中孔的非圆形白纸安放在非圆齿轮坯302上并拧紧上拧紧螺母306固定；转动非圆齿轮坯301并用铅笔沿刀具齿轮201齿廓曲线在白纸上划线。每转动一个小角度后停止并划线一次，这样就会形成如图3所示的齿轮包络线，即非圆齿轮的齿廓曲线；松开上拧紧螺母306，取出绘制了齿轮齿廓曲线的白纸，实验结束。

若需绘制具有不同节曲线、不同齿数和模数的齿轮齿廓曲线，则只有松开拧紧螺母203和下拧紧螺母304，更换非圆齿轮301和刀具齿轮202，重复上述实验步骤即可。

本发明非圆齿轮加工器具及实验方法，结构简单，使用方便，通过更换具有不同节曲线形状的非圆齿轮实现不同非圆齿轮的范成法加工模拟，适用性好，具有较强的实用性和较好的应用前景。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，但是本发明并不受限于上述方式，只要采用本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进或直接应用于其它场合的，均落在本发明的保护范围内。