Пышняк Валерий Васильевич,
инженер-конструктор,
г.Краматорск, Украина.
E-mail: vasylich@mail.ru
Одной из наиболее распространенных задач, стоящих перед конструктором-машиностроителем, является проектирование зубчатого зацепления. Широкое распространение таких передач обусловлено скромными габаритами, высокой кинематической точностью, не зависящей от изменения передаваемого крутящего момента и большой величиной допустимого момента. Несмотря на простоту конструкции, геометрия зубчатого колеса является достаточно сложной.
Свойства зубчатого зацепления описываются для каждого случая десятками различных параметров. В связи с этим актуальна задача автоматизированного проектирования зубчатого зацепления при разработке машин и агрегатов.
В этом практикуме рассмотрен пример проектирования косозубого зацепления средствами Autodesk Inventor 2008. Архив с файлами для выполнения этого примера пожно скачать по этой ссылке.
Исходные данные для проектирования:
Передаточное число зубчатой передачи i=2;
Угол профиля a = 20 (Нормальный исходный контур);
Угол наклона линии зуба B =10 ;
Межосевое расстояние i=200мм;
Ширина шестерни b1=60мм;
Ширина зубчатого колеса b2=58мм
1. Создать новую сборку и перейти в среду Design Accelerator, щелкнув на стрелке панели команд и выбрав из выпадающего списка соответствующую строку (см. рис. 1)
Рисунок 1 - Переход в среду Design Accelerator
2. Активировать команду
Spur Gears
панели Design Accelerator. Данная команда предназначена для
проектирования цилиндрического зубчатого зацепления. Здесь же находятся
средства для генерации конического зацепления и червячной передачи (см.
рис. 2)
Рисунок 2 - Вызов команды Spur Gears
3. В открывшемся диалоговом окне заполнить необходимые графы (см. рис. 3):
3.1 Поле Design Guide - параметры, которые необходимо рассчитать. Из выпадающего списка выбираем Module and Number of Teens - Модуль и Число зубьев (нам уже известны передаточное отношение и межосевое расстояние);
3.2 Desired Gear Ratio =2 – желаемое передаточное отношение;
3.3 Center Distance = 200мм – межцентровое расстояние;
3.4 Facewidth =60мм – ширина шестерни;
3.5 Facewidth = 58мм – ширина зубчатого колеса;
3.6 Pressure angle = 20 - угол профиля зуба исходного контура;
3.7 Helix angle = 10 - угол наклона линии зуба;
Рисунок 3 - Диалоговое окно Spur Gears Component Generator
4. После нажатия кнопки ОК будут сгенерированы шестерня и зубчатое колесо (см. рис. 4.)
Рисунок 4 - Зубчатое зацепление
5. Для редактирования созданного объекта Design Accelerator, нужно щелкнуть по нему правой кнопкой мыши и из контекстного меню выбрать команду
Edit using Design Accelerator. На экране вновь появится диалоговое окно Spur Gears Component Generator (см. Рис. 3), в котором будут доступны для редактирования исходные данные.6. Кроме непосредственно генерации зацепления, команда Spur Gears позволяет выполнить некоторые расчеты, относящиеся к работе сгенерированного зубчатого зацепления. Для использования модуля расчетов зубчатого зацепления в диалоговом окне Spur Gears Component Generator следует перейти на вкладку (см. Рис. 5).
Рисунок 5 - Вкладка Calculation
6.1 В поле Power ввести значение 2 кВт - мощность, передаваемая зубчатым зацеплением;
6.2 В поле Speed ввести значение 1000 об/мин – частота вращения шестерни;
6.3 В поле Efficiency ввести значение 0,98 – коэффициент полезного действия передачи;
6.4 Задать свойства, относящиеся к материалу шестерни и зубчатого колеса. Необходимые данные можно задать вручную, а можно выбрать готовый материал из списка, что мы и сделаем:
6.4.1 Поставить галочку в поле Gear 1 (для шестерни) и в появившемся диалоговом окне выбрать в качестве материала для шестерни Сталь 45 (см. рис. 6)
Рисунок 6 - Выбор материала шестерни
6.4.2 Аналогичным образом выбираем материал для Gear 2 (зубчатого колеса);
6.5 В поле Required life нажать кнопку
Durability и в появившемся диалоговом окне выбрать 10000 25000 - необходимая долговечность зубчатого зацепления (см. Рис. 7)
Рисунок 7 - Выбор требуемой долговечности
6.6 Нажав кнопку Factors, можно изменить различные коэффициенты (учет перегрузки, шероховатости, размеров). Кнопка Accuracy позволяет выбрать нормы точности.
6.7 Для формирования полного отчета о сгенерированном зубчатом зацеплении необходимо нажать кнопку Results. В результате в интернет браузере откроется отчет (см. Рис. 8)
7. Для окончательного конструктивного оформления шестерни и зубчатого колеса можно использовать стандартные команды редактирования модели Inventor.
Проектирование зубчатого зацепления средствами Autodesk Inventor не занимает много времени. При этом существует возможность оперативной корректировки параметров зацепления, выполнения расчетов и формирования отчета по сформированному зацеплению.