АНАЛИЗ  ЭФФЕКТИВНОСТИ  ПОСТРОЕНИЯ  ЗУБЧАТЫХ  КОЛЕС  НА  ПРИМЕРЕ  «ВАЛА-ПРИВОДНОГО»

Малахова  Алена  Владиславовна

студент  2  курса,  кафедра  конструкторско-технологического  обеспечения  машиностроительных  производств  СФУ,  РФ,  г.  Красноярск

E-mail:  

Головина  Людмила  Николаевна

научный  руководитель  доцент  ПИ  СФУ,  РФ,  г.  Красноярск

На  современном  этапе  новые  изделия  разрабатываются  в  CAD-средах  и  актуальным  является  выбор  оптимального  алгоритма  создания  различных  элементов  деталей.  Оптимальный  алгоритм  создание  зубчатых  колес  рассмотрен  на  примере  создание  3-D  модели  приводнго  вала  (рисунок  1),  имеющего  два  цилиндрических  прямозубых  колеса  с  внешними  зубьями  и  одно  цилиндрическое  прямозубое  колесо  с  внутренними  зубьями. 

Рисунок  1.  Вал-  приводной  в  сборке

Приводной  вал,  представленный  на  рисунке  2,  передает  вращение  от  электродвигателя  к  рабочим  органам  машины  и  состоит  из  двух  валов,  установленных  в  шарикоподшипниках,  вращение  предается  при  помощи  зубчатой  передачи.  Так  как  передача  осуществляется  между  паралельными  валами,  используются  цилиндрические  колеса  с  прямыми  зубьями.  Ведущий  и  ведомый  вал  соединены  между  собой  зубчатой  правой  поломуфтой  внешнего  зацепления.  Вращение  передаётся  со  звездочки  (на  рисунке  она  не  указана)  на  левую  зубчатую  полумуфту  внешнего  зацепления.  Звездочка  и  левая  зубчатая  полумуфта  крепятся  на  ведущий  вал  с  помощью  шпонок.  В  рабочем  положении  обойма,  представляющая  собой  зубчатое  колесо  внутреннего  зацепления,  соединяет  обе  муфты  для  совместного  вращения  валов. 

Для  управления  работой  данным  механизмом  используется  вилка  с  ручкой.  Которая  перемещает  обойму  влево  для  отключения  рабочих  органов  машин,  и  в  право  для  включения  их.

Рисунок  2.  Вал-приводной.  Зубчатая  передача

Технология  моделирования  одинакова  для  любых  зубчатых  колес.  Существует  несколько  способов  построения  моделей  зубчатых  колес.  При  использование  любого  из  способов  моделирования  важно  помнить,  что  формирование  впадин  зубьев  на  зубообрабатывающем  станке  выполняется  стандартным  инструментом  с  использование  стандартных  методов  копирования  или  обката.  В  любом  случае  геометрия  зубчатых  колес  не  зависит  от  формы  зубьев  модели,  а  определяется  только  парамметрами  исходного  контура  и  зубчатого  колеса,  приводимые  в  таблице  чертежа  зубчатого  колеса  (рисунок  3).

Рисунок  3.  Чертеж  зубчатого  колеса

Первым  этапом  моделирования  зубчатых  колес  является  расчет  его  параметров,  а  именно  h  —  высота  зуба,  h_a  —  высота  головки  зуба,  h_f  —  высота  ножки  зуба,  d  —  делительный  диаметр,  d_a  —  диаметр  выступов  зубьев,  d_f  —  диаметр  впадин  зубьев,  p  —  шаг  зубьев,  s  —  толщина  зуба,  e  —  ширина  впадин,  b  —  ширина  зуба,  d_B  —  диаметр  вала,  d_ст  —  диаметр  ступицы,  l_ст  —  длина  ступицы,_,  d  —  толщина  венца.

Рисунок  4.  Параметры  зубчатых  колес

Следующий  этап  создания  зубчатого  колеса  —  это  построение  эскиза  заготовки  зубчатого  колеса  рисунок  5:

Рисунок   5.  Эскиз  заготовки  колеса

К  этому  эскизу  применяем  операцию  «повернутая  бобышка»,  которая  выполняет  вращение  эскиза  вокруг  оси  для  создания  твердотельного  элемента  (рисунок  6).

Рисунок  6.  Твердотельная  заготовка  зубчатого  колеса

Следующий  этап  моделирование  —  это  построение  эскиза  впадины  на  торце  заготовки  зубчатого  колеса.  Боковые  поверхности  зубьев  образованы  эвольвентой  —  математической  кривой,  представляющей  след  движения  любой  точки  окружности  при  ее  развертывании  в  одну  сторону  и  одновременном  выпрямлении. 

Рисунок  7.  Эскиз  построения  впадины

К  эскизу  применяем  твердотельную  операцию  «вытянутый  вырез»,  вариант  исполнения  «насквозь»

Рисунок  8.  Твердотельная  операция  выреза  впадины  зубчатого  колеса

Затем  мы  создаем  круговой  массив  выреза  и  получаем  готовую  модель  зубчатого  колеса  рисунок  9. 

Рисунок  9.  Зубчатое  колесо

Вывод:

При  создание  3-D  модели  зубчатого  колеса  в  CAD-среде  SolidWorks  профиль  впадины  строится  упрощенно,  так  как  рабочий  профиль  зуба  обеспечитвается  резьбонарезным  инструментом.  По  этому  при  выполнение  эскиза  впадины  нет  необходимости  использовать  эвольвенту.

Список  литературы:

1.Дунаев  П.Ф.,  Леликов  О.П.,  Конструирование  узлов  и  деталей  машин:  учеб.  пособие  для  техн.  спец.  вузов.  М.:  Высш.шк.,  1998.  —  447  с.

2.Решетов  Д.Н.,  Учебник  для  студентов  машиностроительных  и  механических  специальностей  вузов.  М.:  Машиностроение,  1989.  —  496  с. 

3.Новичихина  Л.И.,  Техническое  черчение:  справ.  пособие.  Мн.:  выш.школа,  2010.  —  222  с.

4.Справочная  система  SolidWorks  2009.

5.Фирменное  руководство  пользователя  CAD  SolidWorks  2009  в  PDF  формате  файлов  («Руководство  пользователя»,  «Учебное  пособие»).