Уроки і статті про solidworks розрахунок і побудова евольвенти, пару і анімація пари шестерень

У цій статті розглянемо як правильно розрахувати зубчасте колесо і побудувати зубчасту передачу з пари шестерень. Це необхідно при проектуванні будь-якого типу шестерень і редукторів. В першу чергу необхідно провести правильну побудову профілю зуба при евольвентного зачеплення, зробивши розрахунок основних параметрів за відомими формулами. Зуби з евольвентним профілем визначають параметри, які характеризують положення будь-якої точки евольвенти. У свою чергу евольвента є розгортку основного кола діаметром Db у вигляді траєкторії точки прямої, яка перекочується без ковзання по даній окружності (Малюнок 1).

Початковими даними для розрахунку евольвенти і зубчастого колеса є:
m - модуль (це частина діаметра ділильного кола, яка припадає на один зуб. Модуль визначається за довідниками, так як є стандартною величиною);
z - кількість зубів;
# 966; - кут профілю вихідного контуру. Кут дорівнює 20 ° (є стандартною величиною).
Для розрахунку скористаємося наступними даними:
m = 4; z = 20; # 966; = 20 °.
Ділильний діаметр - це діаметр стандартного кута, модуля і кроку профілю. Він визначається за формулою:
D = m • z = 4 • 20 = 80 мм.
Розрахуємо криві, які обмежують евольвенту - діаметр западин зубів і діаметр вершин зубів.
Діаметр западин зубів розраховується по формулі:
Dd = D - 2 • (c + m) = 80 - 2 • (1 + 3) = 72 мм,
де с - це радіальний зазор пари вихідних контурів (з = 0,25 • m = 0,25 • 4 = 1).
Діаметр вершин зубів розраховується по формулі:
Da = D + 2 • m = 80 + (2 • 4) = 88 мм.
Діаметр основного кола, розгортка якої і буде складати евольвенту, розраховується за формулою:
Db = cos # 966; • D = cos 20 ° • 80 = 75,175 мм.
Евольвента обмежується діаметрами западин зубів і вершин зубів. Для побудови повного профілю зуба потрібно розрахувати товщину зуба по ділильної окружності:
S = m • ((π / 2) + (2 • х • tg # 966;)) = 4 • ((3,14 / 2) + (2 • 0 • tg 20 °)) ≈ 6,284 мм.
де х коефіцієнт зміщення зубчатого колеса, який вибирається з конструктивних міркувань (в нашому випадку х = 0).

Далі переходимо від розрахункових дій до практичних. Створимо ескіз, на якому зобразимо допоміжні кола з діаметрами розрахованими раніше (делительная, вершин зубів, западин зубів і основну) (Малюнок 2).

Далі встановимо точку на допоміжній осьової лінії на відстані від окружності вершин зубів рівним:
(Da - Dd) / 3 = (88-72) / 3 = 5,33 мм (або 41,333 від центру осі)
З цієї точки до основного кола проводимо дотичну. Для цього з'єднуємо першу встановлену точку допоміжної лінією з периметром основного кола, виділяємо окружність і проведену лінію і встановлюємо взаємозв'язок «Дотичний». На дотичній встановлюємо другу точку на відстані від місця торкання рівному четвертої частини відрізка, що з'єднує першу точку і місце торкання (в нашому випадку це - 17,194 / 4 ≈ 4,299 мм) (Малюнок 3).

Далі за допомогою інструменту «Центр дуги» необхідно зобразити дугу окружності в центрі другий поставленої точки, яка проходить через першу поставлену точку. Це вийде одна сторона зуба (Малюнок 4).

Тепер необхідно намалювати другу сторону зуба. Для початку проведемо допоміжну лінію, що сполучає точки перетину сторін зуба і ділильної окружності, яка по довжині дорівнює товщині зуба - 6,284 мм. Після цього через середину даної допоміжної лінії і центр осі проведемо осьову лінію, щодо якої дзеркально відобразимо другу сторону зуба (Малюнок 5).

Далі домальовували верхню і нижню межу профілю зуба і витягуємо бобишку. В результаті виходить готовий зуб шестерні (Малюнок 6).

За допомогою інструменту «Вісь» вкладки «Довідкова геометрія» створюємо вісь щодо нижньої межі зуба (Малюнок 7).

За допомогою інструменту «кругової масив» ( «Вставка» / «Масив / Дзеркало» / «Круговий масив») розмножуємо зуби до 20 штук, відповідно до розрахунку. Далі малюємо ескіз окружності на фронтальній площині зуба і видавлюємо до поверхні. Також зробимо отвір під вал. У підсумку вийшло зубчасте колесо із заданими розрахунковими параметрами (Малюнок 8).

Аналогічно першому створити другий зубчасте колесо, але вже з іншими розрахунковими параметрами.
Наступним етапом розглянемо, як правильно встановити взаємозв'язку двох зубчастих коліс, застосовуючи їх в якості редуктора. Можна скористатися створеними моделями зубчастих коліс, але ще один спосіб - це скористатися вже наявною бібліотекою Solidworks Toolbox, де є багато широко використовуваних компонентів в різних стандартах. Якщо ще ця бібліотека не додана, то її потрібно додати - «Інструменти / Додатки», в випадаючому вікні поставити галочки навпроти Solidworks Toolbox і Solidworks Toolbox Browser (Малюнок 9).

Тепер необхідно виставити положення зубчастих коліс. Для цього встановлюємо середину вершини зубів одного колеса і середину западин зубів другого колеса на одній лінії (Малюнок 11).

Виставленим зубчастих коліс необхідно надати сполучення. Для цього натискаємо на інструмент «Умови сполучення», відкриваємо вкладку «Механічні сполучення», вибираємо сполучення «Редуктор». Вибираємо дві довільних межі на зубчастих колесах і в пропорціях вказуємо ділильні діаметри, розраховані вище (80 мм і 120 мм) (Малюнок 12).

Всі деталі, створені в даній статті, а також анімація зачеплення двох зубчастих коліс, можна скачати тут >>> скачати.