Crearea de modele 3d de angrenaje online. Calculul și construcția involutului, asocierea și animația unei perechi de unelte (unelte)

Imaginea 1

Datele inițiale pentru calcularea involutei și a roții dințate sunt:
m - modul (aceasta este partea din diametrul cercului de pas, care cade pe un dinte. Modulul este determinat de cărți de referință, deoarece este o valoare standard);
z este numărul de dinți;
φ este unghiul de profil al conturului original. Unghiul este de 20 ° (valoare standard).
Pentru calcul, vom folosi următoarele date:
m \u003d 4; z \u003d 20; φ \u003d 20 °.
Diametrul pasului este diametrul unghiului standard, modulului și pasului profilului. Este determinat de formula:
D \u003d m z \u003d 4 20 \u003d 80 mm.
Să calculăm curbele care limitează involutul - diametrul văilor dinților și diametrul vârfurilor dinților.
Diametrul cavităților dentare este calculat prin formula:
Dd \u003d D - 2 (c + m) \u003d 80 - 2 (1 + 3) \u003d 72 mm,
unde c este jocul radial al unei perechi de contururi originale (c \u003d 0,25 m \u003d 0,25 4 \u003d 1).
Diametrul vârfului dinților este calculat prin formula:
Da \u003d D + 2 m \u003d 80 + (2 4) \u003d 88 mm.
Diametrul cercului principal, a cărui maturare va constitui involuta, este calculat prin formula:
Db \u003d cos φ D \u003d cos 20 ° 80 \u003d 75,175 mm.
Volumul involuntar este limitat de diametrele cavităților dentare și ale vârfurilor dinților. Pentru a construi un profil complet al dinților, trebuie să calculați grosimea dintelui de-a lungul cercului pitch:
S \u003d m ((π / 2) + (2 x tan φ)) \u003d 4 ((3.14 / 2) + (2 0 tan 20 °)) ≈ 6.284 mm.
unde x este coeficientul de deplasare al roții dințate, care este selectat din considerente de proiectare (în cazul nostru, x \u003d 0).

Apoi, trecem de la acțiuni calculate la acțiuni practice. Să creăm o schiță, pe care vom desena cercuri auxiliare cu diametre calculate mai devreme (pas, vârfuri ale dinților, cavități ale dinților și principale) (Figura 2).

Imaginea 2

Apoi, setați un punct pe linia centrală auxiliară la o distanță de cercul vârfurilor dinților egală cu:
(Da - Dd) / 3 \u003d (88-72) / 3 \u003d 5,33 mm (sau 41,333 din centrul axei)
Desenați o tangentă din acest punct către cercul principal. Pentru a face acest lucru, conectați primul punct setat cu o linie auxiliară cu perimetrul cercului principal, selectați cercul și linia trasată și stabiliți relația „Tangentă”. Pe tangentă, setați al doilea punct la o distanță de punctul de contact egal cu a patra parte a segmentului care leagă primul punct și punctul de contact (în cazul nostru, este 17.194 / 4 ≈ 4.299 mm) (Figura 3).

Figura 3

Apoi, folosind instrumentul Arc Center, trebuie să desenați un arc circular în centrul celui de-al doilea punct setat, care trece prin primul punct setat. Aceasta va crea o parte a dintelui (Figura 4).

Figura 4

Acum trebuie să desenăm a doua parte a dintelui. Pentru început, trasați o linie auxiliară care leagă punctele de intersecție ale laturilor dintelui și cercul de pas, care are o lungime egală cu grosimea dintelui - 6,284 mm. După aceea, prin mijlocul acestei linii auxiliare și centrul axei, trageți o linie axială, în raport cu care oglindim a doua parte a dintelui (Figura 5).

Figura 5

Figura 6

Folosind instrumentul Axis din fila Geometrie de referință, creați o axă relativă la marginea inferioară a dintelui (Figura 7).

Figura 7

Folosind instrumentul „model circular” („Insert” / „Pattern / Mirror” / „Pattern circular”) înmulțiți dinții până la 20 de bucăți, conform calculului. Apoi, desenați o schiță a unui cerc pe planul frontal al dintelui și extrudați-l la suprafață. De asemenea, vom face o gaură pentru arbore. Ca rezultat, a fost obținută o roată dințată cu parametrii de proiectare dați (Figura 8).

Figura 8

Similar cu prima, creăm a doua roată dințată, dar cu parametri de proiectare diferiți.
Următorul pas este să analizăm cum să stabilim corect relația dintre două trepte de viteză, folosindu-le ca roată dințată. Puteți utiliza modelele de angrenaje generate, dar o altă modalitate este de a utiliza biblioteca existentă Solidworks Toolbox, care are multe componente utilizate pe scară largă în diferite standarde. Dacă această bibliotecă nu a fost încă adăugată, atunci trebuie adăugată - „Tools / Add-ons”, în fereastra derulantă puneți o bifă în fața Solidworks Toolbox și Solidworks Toolbox Browser (Figura 9).

Figura 9

Apoi, creăm un ansamblu la care adăugăm o bază cu doi arbori și două trepte de viteză din biblioteca Toolbox. Pentru fiecare dintre roțile dințate, ne setăm proprii parametri. Pentru a face acest lucru, deschideți meniul făcând clic pe partea cu butonul din dreapta al mouse-ului, selectați „Editați definiția casetei de instrumente” și modificați parametrii din fereastra editorului (modul, număr de dinți, diametrul arborelui etc.). Să setăm numărul de dinți pentru o roată dințată la 20, iar pentru a doua - 30. Lăsați nemodificați parametrii rămași. Pentru a împerechea corect două trepte de viteză, este necesar ca diametrul pasului lor să fie tangent. Diametrul pasului primei roți dințate este D1 \u003d m z \u003d 4 20 \u003d 80 mm, iar al doilea - D2 \u003d m z \u003d 4 30 \u003d 120 mm. În consecință, de aici găsim distanța dintre centre - (D1 + D2) / 2 \u003d (80 + 120) / 2 \u003d 100 mm (Figura 10).

Figura 10

Acum trebuie să setați poziția uneltelor. Pentru a face acest lucru, setați mijlocul vârfurilor dinților unei roți și mijlocul cavităților dinților celei de-a doua roți pe aceeași linie (Figura 11).

Figura 11

Angrenajele expuse trebuie împerecheate. Pentru a face acest lucru, faceți clic pe instrumentul „Condiții Mate”, deschideți fila „Mates mecanice”, selectați mate „Reducer”. Selectăm două fețe arbitrare pe roți dințate și în proporții indicăm diametrele pasului calculate mai sus (80 mm și 120 mm) (Figura 12).

Figura 12

Pentru a anima rotația unei perechi de trepte, accesați fila Studiu de mișcare, selectați instrumentul Motor. În fila deschisă din stânga, selectați: tipul de motor - rotativ, locația motorului - treaptă de viteză, viteza de rotație - de exemplu, 10 rpm. Acum apăsăm butonul „Calculare” și „Redare”, după ce am selectat anterior „Tipul studiului de mișcare” - Mișcare de bază. Acum puteți urmări mișcarea transmisiei a două trepte de viteză, precum și salva fișierul video folosind instrumentul „Salvați animația” (Figura 13).

Figura 13

Toate detaliile create în acest articol, precum și animația cuplării a două trepte, pot fi descărcate aici \u003e\u003e\u003e.

Cu asta tehnologie modernala fel ca modelarea 3D, dezvoltatorii pot obține cele mai realiste imagini ale pieselor și ansamblurilor pe care le proiectează. Modelare 3D vă permite să redați cu succes acele obiecte care nu există încă, dar sunt încă în stadiul de proiectare.

Aplicație largă Modelare 3D găsește într-o industrie precum ingineria mecanică. Ingineri cu pachete specializate programe de calculator creați modele tridimensionale ale acelor părți pe care le dezvoltă pentru a le evalua vizual și utilizați ulterior imaginile rezultate pentru proiectarea diverselor documentații tehnice.

Roțile dințate sunt una dintre cele mai comune părți. diverse mașini și mecanisme. Acestea sunt componente integrale ale transmisiilor de transmisie și durabilitatea și fiabilitatea dispozitivelor fabricate depind în mare măsură de cât de bine sunt dezvoltate.

Tehnologiile moderne pentru dezvoltarea de mașini și mecanisme implică modelarea tridimensională obligatorie a pieselor lor. Aceasta permite nu numai redarea, ci și rapidă și grad înalt precizie pentru a determina o varietate de parametri și caracteristici ale produselor. Pe baza modelelor tridimensionale, tipuri diferite desene, atât de necesare în producție. În plus, dacă este necesar, folosind o metodă de prototipare bazată pe Modele 3D, puteți face mostre de plastic de unelte.

Angrenajele datorate popularității lor sunt avantajele pe care le au față de alte structuri cu un scop similar. Principalele sunt un coeficient destul de mare acțiune utilă, raport de transmisie constant, durabilitate, compactitate. În plus, transmisiile de viteze pot fi utilizate la o mare varietate de viteze, relații de transmisie și momentele transmise... De asemenea, trebuie remarcat faptul că sunt destul de ușor de întreținut.

Angrenajele au și dezavantaje. Experții se referă la ele, în primul rând, la dificultatea de fabricație. În plus, transmisiile de viteze fac destul de mult zgomot în timpul funcționării atunci când lucrați la turații mari, și cu o fabricație de precizie insuficientă, provoacă vibrații.

Angrenajele sunt folosite pentru a transmite cuplul între axele care se intersectează, care se intersectează și paralele. În ultimul caz, pentru a transfera rotația, utilizați roți dințateavând o formă cilindrică. Ele pot avea atât angrenaje externe, cât și interne, iar angrenajele în care este utilizată angrenajul intern au multe caracteristici și proprietăți foarte valoroase. Printre acestea, trebuie remarcat faptul că sunt capabili să reziste suficient sarcini greledecât uneltele cu angrenaje externe. În ceea ce privește direcția axelor de rotație, atunci pentru roțile cu angrenaje interne este la fel.

Roțile cilindrice pot avea dinți drepți, conici sau chevron. În așa-numitul „ elicoidale»Roți, dinții pot fi înclinați fie spre dreapta, fie spre partea stanga, care asigură o capacitate de încărcare crescută a transmisiei, precum și o rotație mai lină. În același timp, în timpul funcționării angrenajelor elicoidale, apar forțe axiale crescute. Sunt mici în angrenajele cu chevron, care au practic aceleași beneficii ca și angrenajele elicoidale.

Angrenajul cu cremalieră și cremalieră este, de asemenea, clasificat ca angrenaj cu roți cilindrice, este cazul său special. În acesta, cremaliera este considerată una dintre secțiunile jantei roții dințate. Apoi, când este necesar să se transfere rotația unei axe la alta, intersectând-o și situată cu ea în același plan, angrenaje cu conic roți dințate... Dinții de pe ei pot fi drepți, oblici și curbați. Pentru a transfera rotația între axele de trecere, se utilizează angrenaje melcate, șurub și hipoide.

Principalul avantaj roți dințate cu roți cilindrice este că acestea sunt relativ ușor de fabricat și destul de ieftine. În același timp, acestea nu sunt concepute pentru a transmite eforturi mari, deoarece au o capacitate de încărcare redusă. Acolo unde este necesar să se realizeze o mișcare lină a unei părți față de alta, roți dințate... Domeniul principal de aplicare unelte hipoide - principalele acționări ale echipamentului de transport.

Angrenajele fac parte integrantă din orice dispozitiv mecanic... Indiferent de viteza de rotație, acestea trebuie să fie foarte puternice pentru a rezista la sarcini constante și mișcări monotone.

Imprimarea uneltelor ridică multe întrebări cu privire la metoda și relevanța producției lor. Este posibil să imprimați unelte folosind o imprimantă 3D care să îndeplinească toate standardele și nevoile producției moderne?

Capacitatea de a crea unelte de imprimat va aduce precizia imprimantei 3D la noi culmi. NewsWatch a realizat recent un studiu care a măsurat prejudecățile transmisie mecanică... Cele mai multe inexactități apar din prea multă distanță între dinții angrenajelor și dacă îi faceți să se potrivească mai strâns, există posibilitatea ca performanța să scadă.

În plus față de dimensiunea golurilor, trebuie luată în considerare și o proprietate fizică, cum ar fi rezistența. Majoritatea proprietarilor de imprimante 3D folosesc materiale precum ABS și PLA și putem vedea personal că, chiar și cu aceste materiale de umplutură, se pot obține rezultate incredibile. În ciuda faptului că plasticul este un material mai fragil decât metalul, experții sugerează dezvoltarea tehnologiilor 3d în direcția utilizării acestui material. Cel puțin, numărul de cercetări, experimentări și diverse îmbunătățiri va fi mult mai mare decât pentru alte materiale de umplutură.

Deci, am înțeles deja că materialul din care vor fi realizate elemente mecanice, trebuie să fie suficient de puternic, iar produsul să nu conțină erori. Dar asta nu este tot, deoarece trebuie să țineți cont de puterea unei imprimante 3d. Nu face nicio diferență în ceea ce tipăriți folosind dispozitive ieftine. Poate fi un fel de produs de înaltă tehnologie sau ceva complet obișnuit, dar calitatea lor va depinde direct de dispozitivul pe care a fost tipărit.

Pentru a crea structuri cu adevărat fiabile și durabile, veți avea nevoie nu numai de un puternic software, în care puteți rezolva fiecare detaliu al obiectului până la ultimul detaliu, dar și o imprimantă 3D de înaltă precizie care vă poate face planurile să devină realitate. Practic, ceea ce aveți nevoie este un set foarte flexibil de instrumente care poate fi ajustat și personalizat pentru a se potrivi unei largi varietăți de nevoi.

Angrenaje convenționale, care sunt încă utilizate în multe modele de la ceasuri de mână la condusele autoservesc drept platformă pentru crearea unei game întregi de inovații.