В этом уроке мы научимся создавать зубчатые колеса. Зубчатое колесо (шестерня) является основной деталью зубчатой передачи в виде диска с зубьями и предназначена для передачи вращения между валами. Различают 2 основных вида зубчатых колес – цилиндрические (прямозубые, косозубые, шевронные, с круговыми зубьями и др.) и конические (с круговым (винтовым) и прямым зубом). Построить профиль шестерни обычными инструментами Компас-3D, такими как выдавливание и вырезание выдавливанием является проблематичным, так как профиль зуба шестерни строится по сложной кривой – эвольвенте.
Видеокурс по этой теме
Видеокурс «Основы конструирования в КОМПАС-3D v19»
0 out of 5
Видеокурс направлен на освоение основ конструирования в САПР КОМПАС-3D. Обучение проводится на примере создания моделей узлов и сборки из них промышленного прибора, разбор особенностей моделирования и визуализации результатов в…4500 руб.
В корзину Быстрый просмотр
Эвольвентное зацепление шестерен
Для этих целей в Компас-3D существует библиотека Валы и механические передачи, которая находится в меню приложения – механика.
В качестве примера возьмем косозубое колесо с числом зубьев z=55, модулем m=10 и углом наклона =15°13′21″.
При запуске библиотеки, слева появляется панель основных настроек будущей шестерни, такими как вид зацепления, размеры фасок, параметры отображения модели и таблица с параметрами зубьев. Выбор между построением ведущего и ведомого колеса осуществляется кнопкой сменить элемент . Для редактирования параметров зубьев нажмем кнопку Расчет в модуле “КОМПАС-GEARS” и в появившемся меню выберем геометрический расчет. В Открывшейся таблице установим требуемые значения для ведущего колеса и если требуется – для ведомого колеса на вкладке страница 1 и перейдем на вкладку страница 2.
Страница 1 геометрического расчета
На этой вкладке также откорректируем значения, если требуется. Для начала расчета нажмем кнопку Расчёт, после чего программа произведет расчеты и укажет на возможные ошибки, либо их отсутствие в нижней части окна.
Страница 2 геометрического расчета
На этой странице также можно записать полученные данные в отдельный файл либо просмотреть данные в отдельном окне. Кнопка визуализации зацепления доступна только в режиме двухмерного создания. Для завершения расчетов и переходу к построению модели нужно нажать закончить расчеты. Теперь, после закрытия окна построения зубьев, можно добавить корректировки в основных параметров шестерни и нажать OK
Получившаяся модель зубчатого колеса
Получилась модель шестеренки с заданными модулем, диаметром, углом наклона зубьев и др. Теперь можно перейти к построению остальных элементов колеса: отверстий, шлицов, канавок и прочих элементов предусмотренных конструкцией.
Кроме зубцов, в зубчатых колесах используются отверстия или валы (вал-шестерни) со шпоночными или шлицевыми соединениями, созданными в соответствии с действующими ГОСТами, для передачи вращения. Эти элементы также создаются в библиотеке Компас-Gears, но более подробно о их создании будет рассказано в уроке “Механические передачи в Компас-3D”
Создание конической модели шестерни производится аналогично, различие заключается только выборе библиотеки, вместо цилиндрической нужно выбрать коническую.
Путь к библиотеке для конических зубчатых колес
После чего также запустить окно модуля “КОМПАС-GEARS” и ввести данные своей конической шестерни.
Окно ввода параметров для построения конической шестерни
Дальнейшие действия аналогичны как при построении цилиндрического зубчатого колеса.
Материалы изготовления
Редукторная червячная передача имеет характерное для нее повышенное заедание, износ рабочих поверхностей. Это происходит из-за неблагоприятных условий функционирования узла. В следствии не образования масляного клина в точке полюса зацепления. Для повышения износостойкости, исключения заедания конструкции изготавливают из металлов с высокими антифрикционными свойствами.
В производстве червячных колес используют следующие сплавы:
- высоко-, мало-оловянистую бронзу;
- мягкие серые чугуны;
- латунь;
- безоловьянистую бронзу.
Из расчета экономии металла червячное колесо конструируют составным. Венец выполняют из латуни или бронзы. Центральную часть шестерни из стали, чугуна. Конструкции могут быть следующих видов:
- бандажированные;
- выполненные на болтах;
- биметаллические.
В первом случае бронзовый венец с натягом устанавливается на центр колеса. Дополнительно закрепляется винтами, от 3 до 8 штук. В болтовой конструкции у венца имеется фланец с отверстиями. В них без зазора устанавливаются от 4 до 8 призонных болтов для крепления к центру колеса. В серийном производстве чаще используют биметаллический способ изготовления шестерней. В форму предварительно устанавливается центр колеса, а затем заливается расплавленный металл. Подбирают материал венца для червячного колеса в зависимости от условий эксплуатации, необходимой износоустойчивости изделия. Бронза стоит дороже стали, поэтому полностью из нее делают комплектующие размером до 16 сантиметров.
Создание чертежа зубчатого колеса
Кроме создания моделей, данная библиотека позволяет строить плоские чертежи, при этом они создаются аннотативными и если в будущем из них можно создать трехмерную модель.
Для создания такого чертежа, создадим файл чертежа и откроем библиотеку Приложения – Механика – Валы и механические передачи 2D – построение модели. Выберем Элементы механических передач – Шестерни и зубчатые рейки – Цилиндрическая шестерня с внешними зубьями, либо другую из списка. Открылось окно с данными цилиндрической шестерни. Как видим, большая часть полей не активна и без данных. В разделе Тип передачи можно изменить тип зацепления. Для введения данных для построения шестерни нажмем кнопку Запуск расчета.
Окно данных для построения шестерни
Как и ранее выберем в появляющихся окнах Геометрический расчет и подходящий вариант расчета. Далее так-же как и при трехмерном моделировании заполним таблицу данных геометрического расчета нашей будущей шестерни. Для продолжения расчета обязательно нужно заполнять обе колонки Ведущего колеса и Ведомого колеса, иначе 2 страница будет недоступна. Если для вам работы работы нужно создать только одно колесо, то такие данные второго колеса, как число зубьев и ширина зубчатого венца можно ввести произвольные.
Окно геометрических параметров шестерни
Далее повторяем все действия как и в предыдущем разделе о построении трехмерной модели шестерни. После ввода всех данных появится окно с уже введенными параметрами. В нижней части окна можно задать параметры фаски, скругления и затыловки.
Окно данных для построения шестерни с введенными параметрами шестерни
Для завершения нажмем OK в верхней части окна.
Получившийся чертеж шестерни
Для редактирования чертежа, в дереве построения выберем строку с надписью Макро:36 (цифры могут быть другими) и нажмем Редактировать макроэлемент. После чего в появившемся окне Валы и механические передачи 2D выбрать из списка требующуюся шестерню и кликнуть на нее два раза левойк нопкой мыши.
Редактирование макроэлемента
Достоинства и недостатки
В сравнении с аналогами, имеющими другие конструкционные исполнения по действию, червячные зубчатые колеса более популярны. Узлы передачи выдают более высокий крутящий момент. При движении резьба червяка передвигается вдоль оси, что подталкивает и направляет зубы колеса в нужном направлении.
Основные достоинства зубчатых червячных колес следующие:
- компактные размеры, удобная сборка;
- высокий уровень передаточных чисел, 8-80, иногда до 100;
- бесшумная работа узла;
- плавный ход;
- система самоторможения.
Высокий уровень передаточных чисел позволяет увеличивать возможности снижения частоты вращения, возрастания крутящего момента. В узле колеса обеспечивают высокий уровень сцепления, что исключает шумы.
Пара червяк и червячное колесо обладает плавным ходом, способна вращаться в обеих направлениях. Позволяет производить наиболее плавное торможение при работе. При остановке движения передачи система самоторможения производит замедление скорости ведущего вала до полного стопа.
К недостаткам червячных зубчатых колес в редукторах относят следующие минусы:
- высокое трение вызывающее низкий КПД из-за повышенных параметров передаточного соотношения, энергетические потери;
- при избытке кинетической энергии и невозможности ее полной передачи возникает перегрев узла;
- заметный люфт выходных валов, возрастающий при интенсивной эксплуатации;
- относительно недолгий срок эксплуатации, в среднем до 10 тыс. часов.
ГОСТ 2.402-68 ЕСКД. Условные изображения зубчатых колес, реек, червяков и звездочек цепных передач
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ЕДИНАЯ СИСТЕМА КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ
УСЛОВНЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС, РЕЕК, ЧЕРВЯКОВ И ЗВЕЗДОЧЕК ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ
ГОСТ 2.402-68 (СТ СЭВ 286-76)
МОСКВА — 1998
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
| Единая система конструкторской документации УСЛОВНЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС, PEEK, ЧЕРВЯКОВ И ЗВЕЗДОЧЕК ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ Unified system for design documentation. Conventional representation of gears, racks, worms and chain wheels | ГОСТ 2.402-68 (CT СЭВ 286-76) Взамен ГОСТ 3460-59 |
Утвержден Комитетом стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР в декабре 1967 г. Срок введения установлен
с 01.01.71
1. Настоящий стандарт устанавливает условные изображения, применяемые при выполнении чертежей зубчатых колес, реек, червяков и звездочек цепных передач, а также при выполнении сборочных чертежей, содержащих указанные детали.
Стандарт соответствует CT СЭВ 286-76.
2. Условные изображения зубчатых колес, реек, червяков, звездочек цепных передач должны быть выполнены по правилам, изложенным в пп. 3 — 12, и соответствовать чертежам, указанным в табл. 1 и 2.
3. Зубья зубчатых колес, звездочек цепных передач и витки червяков вычерчивают в осевых разрезах и сечениях, зубья реек — в поперечных.
В остальных случаях зубья и витки не вычерчивают и изображаемые детали ограничивают поверхностями выступов (табл. 1, черт. 1 — 9).
Если необходимо показать профиль зуба или витка, вычерчивают зуб или виток на выносном элементе; допускается показывать их на ограниченном участке изображения детали (табл. 1,черт. 1б
, 6).
4. Окружности и образующие поверхностей выступов зубьев и витков (цилиндров, конусов и т.п.) показывают сплошными основными линиями, в том числе и в зоне зацепления (табл. 1, черт. 1 — 9; табл. 2, черт. 1 — 4, 9, 11, 12).
5. На чертежах зубчатых колес, реек, червяков, звездочек цепных передач показывают делительные окружности, делительные линии, образующие делительных поверхностей (цилиндров, конусов и т.п.) и окружности больших оснований делительных конусов (табл. 1, черт. 1 — 6, 8, 9).
6. На сборочных чертежах зубчатых и червячных передач показывают начальные окружности, начальные линии, образующие начальных поверхностей и окружности больших оснований начальных конусов (табл. 2, черт. 1 — 11).
7. На чертежах глобоидных червяков и сопрягаемых с ними колес, а также на сборочных чертежах глобоидных червячных передач показывают расчетные окружности и образующие расчетных поверхностей (табл. 1, черт. 7; табл. 2, черт. 12).
8. Делительные, начальные, расчетные окружности и линии, образующие делительных, начальных и расчетных поверхностей, окружности больших оснований делительных и начальных конусов показывают штрихпунктирными тонкими линиями.
9. Окружности и образующие поверхностей впадин зубьев и витков в разрезах и сечениях показывают на всем протяжении сплошными основными линиями.
На видах цилиндрических зубчатых колес, червяков, реек и звездочек цепных передач допускается показывать окружности и образующие поверхностей впадин зубьев или витков, при этом их наносят сплошными тонкими линиями (табл. 1, черт. 1б
, 8; табл. 2, черт. 1
а
).
10. Если секущая плоскость проходит через ось зубчатого колеса или звездочки, то на разрезах и сечениях зубчатых колес и звездочек, а также на поперечных разрезах и сечениях реек и червяков зубья и витки условно совмещают с плоскостью чертежа и показывают нерассеченными независимо от угла наклона зуба и угла подъема витка (табл. 1, черт. 1 — 9).
11. Если секущая плоскость проходит перпендикулярно к оси зубчатого колеса или звездочки, вдоль червяка или вдоль рейки, то зубчатые колеса, звездочки, червяки и рейки, как правило, показывают нерассеченными.
При необходимости показать их рассеченными применяют местный разрез и проводят штриховку до линии поверхности впадин (табл. 2, черт. 11б
).
12. Если секущая плоскость проходит через оси обоих зубчатых колес, находящихся в зацеплении, то на разрезе в зоне зацепления зуб одного из колес (предпочтительно ведущего) показывают расположенным перед зубом сопрягаемого колеса (табл. 2 , черт. 1 а
, 2 , 4
а
, 5 — 7 ).
Если секущая плоскость проходит через ось червячного колеса или червяка, то виток червяка показывают расположенным перед зубом колеса (табл. 2, черт. 11, 12).
Если секущая плоскость проходит через ось зубчатого колеса реечного зацепления, то зуб колеса показывают перед зубом рейки (табл. 2, черт. 3).
В перечисленных случаях невидимые контуры допускается не наносить, если это не затрудняет чтение чертежа.
13. Если необходимо показать направление зубьев зубчатого колеса, рейки или витков червяка, то на изображение поверхности зубьев или витков наносят (как правило, вблизи оси) три сплошные тонкие линии с соответствующим наклоном.
На изображении зубчатого или реечного зацепления направление зубьев указывают на одном из элементов зацепления (табл. 2, черт. 1б
,
в
,
г
, 4
б
; 9).
14. При изображении зацепления коническими зубчатыми колесами с пересечением осей под углом, отличным от прямого, коническое колесо, ось которого наклонена к плоскости проекции, параллельной оси парного колеса, изображают окружностью большего основания начального конуса, совмещенного с плоскостью чертежа; то же колесо, проецируемое на плоскость, перпендикулярную к оси парного колеса, изображают треугольником, вершина и основание которого получаются проецированием вершины и диаметра большого основания начального конуса (табл. 2, черт. 5, 6).
15. При изображении винтового зацепления с пересечением осей под углом, отличным от прямого, колесо, ось которого наклонена к плоскости проекций, изображают начальной окружностью, совмещенной с плоскостью чертежа (табл. 2, черт. 10).
16. При изображении цепных передач цепь показывают штрихпунктирной тонкой линией, соединяющей делительные окружности звездочек (табл. 2, черт. 13).
Таблица 1
| Наименование | Условное изображение |
| 1. Колесо зубчатое цилиндрическое | Черт. 1 |
| 2. Колесо зубчатое цилиндрическое с внутренними зубьями | Черт. 2 |
| 3. Колесо зубчатое коническое | Черт. 3 |
| 4. Колесо зубчатое плоское | Черт. 4 |
| 5. Колесо зубчатое червячное | Черт. 5 |
| 6. Червяк цилиндрический | Черт. 6 |
| 7. Червяк глобоидный | Черт. 7 |
| 8. Рейка зубчатая | Черт. 8 |
| 9. Звездочка цепной передачи | Черт. 9 |
Таблица 2
| Наименование | Условное изображение |
| 1. Зацепление внешнее цилиндрическими зубчатыми колесами | Черт. 1 |
| 2. Зацепление внутреннее цилиндрическими зубчатыми колесами | Черт. 2 |
| 3. Зацепление реечное | Черт. 3 |
| 4. Зацепление внешнее коническими зубчатыми колесами с пересечением осей под прямым углом | Черт. 4 |
| 5. Зацепление внешнее коническими зубчатыми колесами с пересечением осей под углом, отличным от прямого | Черт. 5 |
| 6. Зацепление плоскоконическое | Черт. 6 |
| 7. Зацепление паллоидное | Черт. 7 |
| 8.Зацепление гипоидное | Черт. 8 |
| 9. Зацепление винтовое цилиндрическими зубчатыми колесами с пересечением осей под прямым углом | Черт. 9 |
| 10. Зацепление винтовое цилиндрическими зубчатыми колесами с пересечением осей под углом, отличным от прямого | Черт. 10 |
| 11. Зацепление с цилиндрическим червяком | Черт. 11 |
| 12. Зацепление с глобоидным червяком | Черт. 12 |
| 13. Цепная передача | Черт. 13 |
