Конструирование зубчатого колеса

размеры колеса, полученные в проектном расчёте: диаметр вершин зубьев мм, ширина колеса мм и нормальный модуль мм.

Толщина обода, мм: .

Принимаем мм.

Толщина диска, мм: .

Принимаем мм.

Внутренний диаметр ступицы (в данной работе определяем ориентировочно), мм:

.

Принимаем мм.

Наружный диаметр ступицы, мм:

.

Принимаем мм.

Длина ступицы, мм:

.

Радиусы закруглений принимаем R = 6 мм и уклоны - g ³ 7^o.

Размеры фасок принимаем по таблице 3.8.

Для внутреннего диаметра ступицы мм из таблицы 2.7 выбираем ширину шпоночного паза b = 14 мм и глубину шпоночного паза в ступице t₂= 3,8мм.

3.8. Расчёт и проектирование цилиндрической зубчатой передачи с помощью системы КОМПАС-3D

Так же, как и для цепной передачи, система КОМПАС-3D позволяет выполнить для зубчатых передач геометрический и проектный расчёты, а также проверку работоспособности передачи и создание рабочего чертежа зубчатого колеса.

Как и в предыдущей работе, для начала расчёта необходимо запустить систему, создать новый чертёж, открыть меню «Менеджер библиотек», затем открыть папку «Расчёт и построение» и запустить приложение «КОМПАС SHAFT 2D» (рис 2.5). В запущенном приложении создать новую модель и выбрать тип отрисовки (рис. 2.6).

Если конструкция зубчатого колеса имеет симметричное расположение зубчатого венца (обода) относительно ступицы, а длина ступицы по длине равна ширине венца зубчатого колеса (обода), то построение модели значительно упрощается и можно начинать построение сразу с зубчатого венца. Если зубчатый венец (обод) располагается несимметрично относительно ступицы или длина ступицы больше ширины зубчатого венца, то начинать построение необходимо так же, как и в предыдущей работе – с построения ступицы.

Рассмотрим первый случай (зубчатый венец расположен симметрично относительно ступицы, длина ступицы и ширина обода равны). В окне программы «КОМПАС SHAFT 2D» (рис. 2.6) необходимо активировать курсором мыши значок «Элементы механических передач». В появившемся меню (рис. 3.5) выбрать шестерню цилиндрической зубчатой передачи.

В появившемся меню программы расчёта механических передач «GEARS» (рис. 3.6), курсором мыши надо выбрать тип передачи (в данной работе внешнего зацепления) и активировать значок .

В появившемся окне программы «GEARS 5.1.01» (рис. 3.7) активировать значок , в появившемся меню «Вариант расчёта» выбрать расчёт по межосевому расстоянию. На экране появится меню «Геометрический расчёт» (рис. 3.8), в котором необходимо ввести полученные в ходе расчёта в п. 3.3 параметры зацепления. Так же необходимо обратить внимание, что геометрический расчёт представлен на двух страницах, для перехода к следующей странице необходимо курсором мыши активировать значок . На второй странице одним из вводимых параметров является коэффициент смещения, в данной работе коэффициенты смещения инструмента принять равными нулю.

После ввода параметров передачи следует произвести расчёт, активируя курсором мыши значок «Расчёт».

Если все исходные данные для расчёта введены и являются корректными, то в нижней части окна меню геометрического расчета появится надпись: «Контролируемые измерительные параметры и параметры качества в норме» (рис. 2.12). В окне «Выбор объекта построения» выбрать «Колесо» (рис.3.9). В меню (рис. 3.6) ввести размеры фасок и активировать опцию простановки размеров. Для завершения формирования зубчатого венца кликнуть курсором мыши на значок .

Для того чтобы построить конструкцию зубчатого колеса, представленную на рис. 3.3, необходимо активировать курсором мыши в меню программы «КОМПАС SHAFT 2D» (рис. 2.6) значок «Дополнительные элементы ступеней» и выбрать значок «Кольцевые пазы» (рис. 3.10). Тип и конструктивные параметры кольцевых пазов зависят от вида заготовки зубчатого колеса, так как анализ выбора заготовки в данную работу не входит. Тип кольцевых пазов может быть выбран любой, например «Тип 2».

В появившемся окне (рис. 3.11) необходимо задать параметры кольцевых пазов слева и справа согласно расчётам, проведенным в п. 3.5. Снова активируя курсором мыши значок , можно генерировать таблицу параметров проектируемого зубчатого колеса (рис. 3.12).

Внутренний контур модели зубчатого колеса (отверстие со шпоночным пазом в ступице) строится точно так же, как в предыдущей работе (п. 2.6).

 

 

Окончательно рабочий чертёж зубчатого колеса приводится к виду, представленному на рис. 3.13. На чертеже модели, построенной в «КОМПАС SHAFT 2D», таблица параметров приведена полностью. При необходимости с помощью инструментов редактирования таблицу параметров можно привести к виду, представленному на рис. 3.4. Допуск на радиальное биение зубчатого венца приведен в таблице параметров и поэтому не задан отдельно на чертеже.

3.9. Расчёт и проектирование цилиндрической зубчатой передачи с помощью системы APM WinMachine

В системе APM WinMachine для расчета и проектирования передач используется модуль APM Trans. Система позволяет произвести проектировочный расчет и проверку по моменту или ресурсу. Причем, помимо выполнения расчетов, системой предусмотрено одновременное построение чертежа зубчатого колеса.

Для выполнения работы с помощью системы APM WinMachine необходимо запустить модуль APM Trans, откроется рабочий стол модуля (рис. 3.14). Для работы с модулем предусмотрено падающее, кнопочное и графическое меню. Для примера будем пользоваться падающим меню.

Рис. 3.14

 

В падающем меню нажать кнопку «Тип» для выбора типа передачи и типа расчета (сначала выбирается тип передачи рис. 3.15, рис. 3.16).

 

 

Рис. 3.15

Рис.3.16

 

После выбора типа передачи и типа расчета производится ввод исходных данных. Соответствующее окно вызывается нажатием на кнопку «Данные» падающего меню (рис. 3.17).

В открывшемся окне необходимо заполнить или выбрать все требуемые данные. Если известны числа зубьев колес, межосевое расстояние и другие параметры зацепления, то эти данные можно дополнительно ввести, нажав кнопку «Ещё» (Рис. 3.18).

Рис. 3.17

 

 

После введения всех данных нажимаем кнопку «ОК», окно с данными сворачивается; при этом кнопка «Расчет» становится активной. Нажимаем кнопку Рис. 3.18

«Расчет», активной становится кнопка «Результаты».

Нажатие кнопки «Результаты» приводит к открытию соответствующего окна (рис. 3.19), в котором можно выбрать рассчитанные параметры зацепления, параметры колес, включая их прорисованный профиль, а также силы в зацеплении, чертеж зубчатого колеса либо все перечисленные выше параметры в любых комбинациях. В данной работе нас интересует построение чертежа зубчатого колеса, поэтому ставим галочку в пустое окошко слева от слова «Чертеж» и нажимаем кнопку «Продолжить» (рис. 3.19). Во всплывшем окне (рис.3.20) выбираем, какое из зубчатых колес, ведущее или ведомое необходимо начертить. Нажимаем кнопку «ОК», после чего всплывает окно «Черчение» (рис. 3.21).

 

 

Рис. 3.20

 

Рис. 3.19

 

 

Рис. 3.21

После нажатия на кнопку «Данные» имеется возможность заполнить основную надпись (рис. 3.22) (необходимо нажать кнопку «Штамп»), заполнить технические требования (рис. 3.23) (необходимо нажать кнопку «Технические требования»), заполнить таблицу зацепления (рис. 3.24) (необходимо нажать кнопку «Таблица зацепления»).

Нажатие кнопки «Исполнение» позволяет последовательно выбрать тип ступицы (рис. 3.25), тип соединение ступицы с валом (рис. 3.26), конструкцию зубчатого колеса, размеры (рис. 3.27).

Параметры чертежа выбираются кнопкой «Параметры» падающего меню.

 

Рис. 3.22

 

Рис. 3.23

Рис. 3.24

 

Рис.3.25

 

Рис. 3.26

Рис. 3.27

 

Непосредственно генерация чертежа зубчатого колеса осуществляется в модуле APM Graph. Система автоматически запускает данный модуль и генерирует в нем чертеж, после того как пользователь нажмет кнопку «Сохранить» в окне «Черчение» (рис. 3.21) и задаст имя файла зубчатого колеса.

Рабочий чертеж зубчатого колеса, доработанный в модуле APM Graph, имеет вид аналогичный чертежу, построенному с помощью программы КОМПАС 3D (рис. 3.13).

 

3.10. Контрольные вопросы к расчётно-проектному заданию № 3

 

1. Основные геометрические параметры цилиндрической зубчатой передачи?

2. По какому критерию работоспособности ведется расчёт межосевого расстояния?

3. Как влияет на работу зубчатой передачи и на её габариты изменение угла наклона зубьев b?

4. Существует ли зависимость между модулем зацепления и делительным диаметром?

5. Какова связь между окружным (торцевым) и нормальным модулем?

6. Почему не рекомендуется принимать число зубьев шестерни менее 17-ти?

7. Какой модуль, нормальный или окружной, является стандартным для косозубой передачи и почему?

8. Как определяют диаметры вершин и впадин цилиндрических зубчатых колёс?

9. Какие силы возникают в косозубом цилиндрическом зацеплении?

10. От чего зависит значение коэффициента формы зуба для прямозубой и косозубой передачи?

11. От какого параметра зависит степень точности зубчатой передачи?

12. Как определить коэффициент расчётной нагрузки?

13. Зависит ли прочность зуба при расчёте на изгиб от модуля зацепления?

14. Какие материалы наиболее распространены для изготовления зубчатых колёс?

15. По какому из зубчатых колёс (шестерне или колесу) проводят расчёт зубьев на контактную прочность?

16. Из каких основных конструктивных элементов состоит зубчатое колесо?

17. Для чего служат отверстия в диске зубчатого колеса?

18. Какие виды расчётов можно провести для цилиндрической зубчатой передачи с помощью программы КОМПАС-3D?

19. Какие действия необходимо выполнить, чтобы построить фаски на наружном и внутреннем диаметре ступицы?

20. Как с помощью приложения к программе КОМПАС-3D построить кольцевые пазы на модели зубчатого колеса?

21. Какие основные сведения должны содержаться в таблице параметров для прямозубой цилиндрической зубчатой передачи?

22. Как с помощью системы APM WinMachine создать на чертеже таблицу параметров?

23. Как при построении чертежа зубчатого колеса с помощью системы APM WinMachine выбрать тип ступицы и вид соединения ступицы зубчатого колеса с валом?

 

4. Расчётно-проектное задание № 4

Расчёт закрытой конической зубчатой передачи

Выбор материала для изготовления конических зубчатых колёс и определение допускаемых напряжений производится так же, как и для цилиндрических зубчатых передач (см. п. 3.1, 3.2.).

4.1. Проектный расчёт

Определение внешнего делительного диаметра колеса d_e, мм:

,

(4.1)

где K_Hb –коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца, для колёс с прирабатывающимися прямыми зубьями K_Hb=1, с круговыми K_Hb=1,1; u_Z – коэффициент, учитывающий вид зубьев конических колёс. Значения коэффициента u_Z приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1