Przy pomocy tak nowoczesnej technologii, jak trójwymiarowe modelowanie, programiści mogą uzyskać najbardziej realistyczne obrazy tych części i zespołów, które projektują. Modelowanie 3D pozwala z powodzeniem tworzyć wizualizacje obiektów, które jeszcze nie istnieją, ale wciąż znajdują się na etapie projektowania.
Powszechne użycie Modelowanie 3D znajduje się w takich branżach, jak inżynieria. Inżynierowie za pomocą wyspecjalizowanych pakietów oprogramowania tworzą trójwymiarowe modele części, które opracowują w celu ich wizualnej oceny, a następnie wykorzystują uzyskane obrazy do przetwarzania różnej dokumentacji technicznej.
Koła zębate są jedną z najczęstszych części różnych maszyn i mechanizmów. Są integralnymi komponentami przekładni, a jakość i trwałość oraz niezawodność produkowanych urządzeń zależy od tego, jak dobrze je opracowano.
Nowoczesne technologie rozwoju maszyn i mechanizmów implikują obowiązkowe trójwymiarowe modelowanie ich części. Pozwala to nie tylko na tworzenie wizualizacji, ale także szybko iz dużym stopniem dokładności w celu określenia najróżniejszych parametrów i charakterystyk produktów. Na podstawie trójwymiarowych modeli tworzone są różnego rodzaju rysunki, tak niezbędne w produkcji. Ponadto, jeśli to konieczne, przy użyciu metody prototypowania opartej na Modele 3D, możliwe jest wykonanie próbek plastikowych kół zębatych.
Zalety i wady kół zębatychGears zawdzięczają swoją szeroką popularność zaletom, jakie mają w porównaniu z innymi konstrukcjami o podobnym przeznaczeniu. Najważniejsze z nich to raczej wysoka wydajność, stały przełożenie, trwałość, zwartość. Ponadto, przekładnie mogą być stosowane przy różnych prędkościach obrotowych, przełożeniach i przenoszonych momentach obrotowych. Należy również zauważyć, że są one dość łatwe w utrzymaniu.
Są narzędzia i wady. Specjaliści to przede wszystkim trudności w produkcji. Ponadto, koła zębate podczas pracy powodują dość duży hałas podczas pracy z dużymi prędkościami, a jeśli nie są dokładnie wyprodukowane, powodują wibracje.
Klasyfikacja biegówKoła zębate służą do przekazywania momentu obrotowego między osiami przecinającymi się, przecinającymi i równoległymi. W tym ostatnim przypadku przekładnia cylindryczna służy do przekazywania obrotu. Mogą mieć zarówno uzębienie zewnętrzne, jak i wewnętrzne, a przekładnie, w których zastosowano uzębienie wewnętrzne, mają wiele bardzo cennych cech i właściwości. Wśród nich należy zauważyć, że są one w stanie wytrzymać dość duże obciążenia niż przekładnie z zewnętrznym uzębieniem. Jeśli chodzi o kierunek osi obrotu, koła z wewnętrznym uzębieniem są takie same.
Koła cylindryczne mogą mieć zęby proste, ukośne lub jodełkowe. W tak zwanym " spiralny"Zęby" kół mogą być przechylone albo w prawo, albo w lewo, co zapewnia zwiększoną nośność, jak również większą płynność obrotu. Jednocześnie podczas pracy przekładni śrubowej występują większe siły osiowe. Są to małe koła zębate z kółkami w kształcie litery "Chevron", które mają prawie takie same zalety jak koła zębate ze śrubowymi kołami zębatymi.
Przekładnie zębate i przekładnie zębate są również klasyfikowane jako przekładnia z kołami zębatymi. W niej szyna jest uważana za jedną z sekcji korony. Gdy wymagane jest przeniesienie obrotu jednej osi na drugą, jej przecięcie i położenie z nią w tej samej płaszczyźnie, stosuje się koła zębate z zębatkami stożkowymi. Zęby na nich mogą być proste, ukośne i krzywoliniowe. Aby przenosić ruch obrotowy pomiędzy przecinającymi się osiami, należy użyć przekładni ślimakowych, ślimakowych i hipoidalnych.
Główną zaletą śrubowych kół zębatych z cylindrycznymi kołami jest to, że są stosunkowo proste w produkcji i dość tanie. Jednocześnie nie są przeznaczone do przenoszenia dużych sił, ponieważ mają one niewielką nośność. Tam, gdzie konieczne jest osiągnięcie płynnego ruchu jednej części względem drugiej, stosowane są przekładnie ślimakowe. Główny zakres przekładni hipoidalnych - główne napędy urządzeń transportowych.
W tym artykule przyjrzymy się, jak poprawnie obliczyć koło zębate i zbudować bieg z pary kół zębatych. Jest to konieczne przy projektowaniu wszelkiego rodzaju przekładni i skrzyń biegów. Przede wszystkim należy wykonać poprawną konstrukcję profilu zębatego za pomocą ewolwentowej przekładni, dokonując obliczeń podstawowych parametrów przy użyciu znanych wzorów. Zęby z profilem ewolwenty określają parametry, które charakteryzują położenie dowolnego punktu ewolwenty. Z kolei ewolwent jest przemiataniem głównego koła o średnicy Db w postaci trajektorii punktu linii prostej, który toczy się bez przesuwania wzdłuż danego okręgu (rysunek 1).
Rysunek 1
Wstępne dane do obliczenia ewolwenty i narzędzi są:
m - moduł (jest to część średnicy koła podziałowego, która przypada na jeden ząb, moduł określają książki referencyjne, ponieważ jest to wartość standardowa);
z to liczba zębów;
φ jest kątem profilu oryginalnego konturu. Kąt wynosi 20 ° (wartość standardowa).
Do obliczeń używamy następujących danych:
m = 4; z = 20; φ = 20 °.
Średnica podziałki to średnica standardowego kąta, modułu i podziałki profilu. Określa się to za pomocą następującego wzoru:
D = mz = 4 20 = 80 mm.
Oblicz krzywe, które ograniczają ewolwenty - średnicę wnęk zębów i średnicę szczytów zębów.
Średnica wnęk zębów jest obliczana według wzoru:
Dd = D - 2 (c + m) = 80 - 2 (1 + 3) = 72 mm,
gdzie c jest luzem promieniowym pary konturów źródłowych (c = 0,25 m = 0,25 4 = 1).
Średnica wierzchołków zębów jest obliczana według wzoru:
Da = D + 2 m = 80 + (2 4) = 88 mm.
Średnica koła głównego, której rozwinięcie będzie stanowić ewolwenta, oblicza się za pomocą następującego wzoru:
Db = cos φ D = cos 20 ° 80 = 75,175 mm.
Ewoluta jest ograniczona do średnicy korytek zębów i wierzchołków zębów. Aby zbudować pełny profil zęba, musisz obliczyć grubość zęba wzdłuż koła podziałowego:
S = m ((π / 2) + (2 х tg φ)) = 4 ((3,14 / 2) + (2 0 tg 20 °)) ≈ 6,284 mm.
gdzie x jest współczynnikiem przesunięcia biegów, który jest wybrany ze względów konstrukcyjnych (w naszym przypadku x = 0).
Następnie przejdź od obliczonej akcji do praktycznej. Stwórzmy szkic, na którym narysujemy koła pomocnicze o wcześniej obliczonych średnicach (linie podziału, wierzchołki zębów, koryta zębów i główne) (rysunek 2).
Rysunek 2
Następnie ustaw punkt pomocniczej linii osiowej w odległości od obwodu wierzchołków zębów równej:
(Da - Dd) / 3 = (88-72) / 3 = 5,33 mm (lub 41,333 od środka osi)
Od tego punktu do głównego koła narysuj styczną. W tym celu łączymy pierwszy punkt zadany z linią pomocniczą z obwodem głównego koła, zaznaczamy okrąg i narysowaną linię i ustalamy relację "Styczna". Na stycznej ustawiamy drugi punkt w odległości od miejsca styczności równej czwartej części segmentu łączącego pierwszy punkt z miejscem styczności (w naszym przypadku jest to 17,194 / 4 ≈ 4,299 mm) (rysunek 3).
Rysunek 3
Następnie za pomocą narzędzia "Środek łuku" należy narysować łuk koła w środku drugiego punktu ustawienia, który przechodzi przez pierwszy punkt nastawy. Spowoduje to jedną stronę zęba (ryc. 4).
Rysunek 4
Teraz musisz narysować drugą stronę zęba. Na początek narysujemy linię pomocniczą łączącą punkty przecięcia boków zęba i koła podziałki, która ma długość równą grubości zęba - 6.284 mm. Następnie przez środek tej linii pomocniczej i środek osi narysujemy linię osiową, względem której odbijamy drugą stronę zęba (ryc. 5).
Rysunek 5
Rysunek 6
Za pomocą narzędzia Oś w zakładce Geometria odniesienia tworzymy oś względem dolnej krawędzi zęba (Rysunek 7).
Rysunek 7
Za pomocą narzędzia "tablica kołowa" ("Wstaw" / "Tablica / lustro" / "Tablica okrągłości") mnożymy zęby do 20 sztuk, zgodnie z obliczeniami. Następnie narysuj szkic koła na przedniej płaszczyźnie zęba i wyciągnij go na powierzchnię. Zrób też otwór pod szybem. Wynikiem jest przekładnia o określonych parametrach projektowych (rysunek 8).
Rysunek 8
Podobnie jak pierwsze, tworzymy drugie koło zębate, ale z innymi obliczonymi parametrami.
Następnym krokiem jest zastanowienie się, jak poprawnie ustalić związek dwóch biegów, stosując je jako skrzynię biegów. Możesz użyć stworzonych modeli kół zębatych, ale innym sposobem jest użycie istniejącej biblioteki Solidworks Toolbox, w której jest wiele powszechnie używanych komponentów w różnych standardach. Jeśli ta biblioteka nie została jeszcze dodana, musisz ją dodać - "Narzędzia / dodatki", w rozwijanym polu zaznaczyć pola wyboru obok Solidworks Toolbox i Solidworks Toolbox Browser (rysunek 9).
Rysunek 9
Następnie utwórz zespół, w którym dodajemy bazę z dwoma wałami i dwoma biegami z biblioteki Toolbox. Dla każdego z biegów ustaw ich parametry. Aby to zrobić, otwórz menu, klikając prawym przyciskiem myszy szczegóły, wybierz "Edycja definicji Toolboxa" i zmień parametry (moduł, liczba zębów, średnica wału itp.) W oknie edytora. Ustaw dla jednego koła zębatego liczbę zębów 20, a dla drugiego - 30. Pozostaw pozostałe parametry bez zmian. Aby prawidłowo połączyć dwa biegi, konieczne jest, aby ich średnice podziałowe były styczne. Średnica podziałowa pierwszego biegu wynosi D1 = mz = 4 20 = 80 mm, a druga - D2 = m z = 4 30 = 120 mm. W związku z tym stamtąd znajdujemy odległość między środkami - (D1 + D2) / 2 = (80 + 120) / 2 = 100 mm (rysunek 10).
Rysunek 10
Teraz musisz ustawić pozycję biegów. W tym celu należy ustawić środek wierzchołka zębów jednego koła i środek zagłębień zębów drugiego koła na tej samej linii (Rysunek 11).
Rysunek 11
Odsłonięte koła zębate muszą być pokryte. Aby to zrobić, kliknij narzędzie "Warunki parowania", otwórz zakładkę "Mechaniczne parowanie", wybierz parowanie "Redukcja". Wybierz dwie dowolne krawędzie kół zębatych i we wskazanych proporcjach określ średnice podziałki obliczone powyżej (80 mm i 120 mm) (rysunek 12).
Rysunek 12
Aby utworzyć animację rotacji pary biegów, przejdź do zakładki "Badanie ruchu", wybierz narzędzie "Silnik". W zakładce otwartej po lewej stronie wybieramy: typ silnika - obracanie, lokalizacja silnika - bieg, prędkość obrotowa - na przykład 10 obrotów na minutę. Teraz kliknij przycisk "Oblicz" i "Graj" po wybraniu "Badanie ruchu" - Ruch podstawowy. Teraz możesz obserwować ruch dwóch biegów, a także zapisać wideo za pomocą narzędzia "Zapisz animację" (Ryc. 13).
Rysunek 13
Wszystkie szczegóły stworzone w tym artykule, a także animacja przekładni obu biegów, można pobrać tutaj \u003e\u003e\u003e.
Przekładnie są integralnym elementem każdego urządzenia mechanicznego. Niezależnie od prędkości obrotowej, muszą one być bardzo trwałe, aby wytrzymać stałe obciążenia i monotonne ruchy.
Narzędzia do drukowania rodzą wiele pytań dotyczących metody i znaczenia ich produkcji. Czy za pomocą drukarki 3D można drukować takie narzędzia, które spełniają wszystkie standardy i potrzeby nowoczesnej produkcji?
Możliwość tworzenia drukowanych narzędzi pozwoli uzyskać nowe wysokości w dokładności drukarek 3d. NewsWatch przeprowadził niedawno badanie, które mierzyło błędy mechaniczne. Większość niedokładności wynika z zbyt dużej odległości między zębami koła zębatego i jeśli są one dopasowane, aby się do siebie zbliżyć, istnieje możliwość, że wydajność spadnie.
Oprócz rozmiarów luk należy również wziąć pod uwagę taką fizyczną właściwość, jaką jest siła. Większość właścicieli drukarek 3D używa materiałów takich jak ABS i PLA i możemy osobiście zobaczyć, że nawet przy takich wypełniaczach można osiągnąć niewiarygodne rezultaty. Pomimo tego, że tworzywo sztuczne jest materiałem bardziej delikatnym niż metal, eksperci sugerują rozwój technologii 3D w kierunku wykorzystania tego materiału. Przynajmniej wskaźniki liczby badań, eksperymentów i różnych ulepszeń będą znacznie większe niż w przypadku innych wypełniaczy.
Zrozumieliśmy już, że materiał, z którego wykonane będą elementy mechaniczne, musi być wystarczająco mocny, a produkty nie zawierają błędów. Ale to daleko od wszystkiego, ponieważ musisz wziąć pod uwagę moc drukarki 3d. Nie ma znaczenia, co piszesz za pomocą tanich urządzeń. Może to być jakiś produkt high-tech lub coś zupełnie normalnego, ale ich jakość będzie bezpośrednio zależała od urządzenia, na którym został wydrukowany.
Aby stworzyć prawdziwie niezawodne i trwałe projekty, potrzebujesz nie tylko wydajnego oprogramowania, w którym możesz pracować z każdym detalem obiektu do najdrobniejszych szczegółów, ale także precyzyjnej drukarki 3D, która może zrealizować twoje plany. W rzeczywistości potrzebny jest bardzo elastyczny zestaw narzędzi, które można dostosować i dostosować do różnych potrzeb.
Konwencjonalne przekładnie, które są nadal używane w wielu projektach, od zegarków na rękę po napędy samochodowe, służą jako platforma do tworzenia całej gamy innowacji.