Программа для проектирования шестеренок. Быстрое моделирование шестерней по параметрам

Расчет геометрии зубчатой передачи

Программа для проектирования шестеренок. Быстрое моделирование шестерней по параметрам

17 Авг 2013
Рубрика: Механика | 40 комментариев

Отличительной чертой программы «Расчет геометрии зубчатой цилиндрической эвольвентной передачи», представленной в этой статье, является ее универсальность. С помощью предложенной программы можно выполнить расчет прямозубых и косозубых эвольвентных передач…

…наружного и внутреннего зацепления со смещением исходного контура и без смещения.

В статье «Расчет зубчатой передачи» мной предложена программа «Проектировочный расчет цилиндрической зубчатой передачи», которая на основе заданных силовых и кинематических параметров определяет основные габаритные. Эти величины для сегодняшнего нашего расчета станут исходными данными.

Геометрический расчет зубчатой передачи выполним в программе MS Excel

При отсутствии у вас на компьютере программы MSExcel воспользуйтесь бесплатной программой OOoCalc из пакета OpenOffice.

Целью данного расчета является нахождение  ряда размеров (углов и диаметров), необходимых для окончательного оформления рабочих чертежей колеса и шестерни, а так же для выполнения в дальнейшем проверочных расчетов качества зубчатого зацепления по  геометрическим показателям.

Ссылка на файл с программой – в конце статьи.

Схема наиболее распространенного наружного зубчатого зацепления в торцевом сечении показана на рисунке, расположенном ниже этого текста.

Исходные данные записываем в ячейки со светло-бирюзовой заливкой. В ячейки с бледно-голубой заливкой вносим исходные данные, внимательно выполнив требования, помещенные в расположенной над ними строке! Результаты расчетов считываем в ячейках со светло-желтой заливкой. В ячейках со светло-зеленой заливкой, как обычно, помещены мало подверженные изменениям исходные данные.

Открываем таблицу файла Excel и записываем исходные данные:  

1. Констатируем в объединенной ячейке D3E3, что параметры нормального исходного контура, участвующие в расчете, взяты по ГОСТ 13755-82. В примечании к объединенной ячейке D3E3 указано: угол исходного профиля a=20 градусов; коэффициент высоты головки зуба ha*=1; коэффициент радиального зазора c*=0,25.

2. Тип зацепления T (смотри примечание: T=1 – наружное; T=-1 – внутреннее зацепление) указываем

в  объединенной ячейке D4E4: 1

3. Модуль зацепления mв миллиметрах (в примечании – стандартный ряд модулей) вписываем

в  объединенную ячейку D5E5: 1,5

4. Угол наклона зубьев b в градусах (в примечании – рекомендации по назначению) вписываем

в  объединенную ячейку D6E6: 13,3222

5. Число зубьев z1 иz2 заносим соответственно

в  ячейку D7: 18

и в ячейку E7: 73

6.1. Далее, если известно из предыдущих расчетов межосевое расстояниеaw, то вписываем это значение в миллиметрах

в объединенную ячейку D9E9: _____

Если значение aw не известно, то оставляем ячейку D9E9 пустой! (В примере межосевое расстояние  не определено.)

6.2. Если заданы коэффициенты смещения исходного контураx1 иx2 (и соответственно не задано aw!), то вписываем эти значения

в  ячейку D10: 0,300

и в ячейку E10: 0,300

Если значения x1 иx2 не заданы, то ничего не записываем в ячейки D10 и E10!

Почему, как и зачем назначать смещение исходного контура, выполняя геометрический расчет зубчатой передачи, мы постараемся обсудить на страницах блога (при наличии интереса аудитории) в статьях, которые будут опубликованы в  будущем.

Чтобы не пропустить выход статей, получайте анонсы. Для этого необходимо подписаться в окне, расположенном вверху страницы. Введите адрес своей электронной почты и нажмите на кнопку «Получать анонсы статей», подтвердитеподпискув письме, которое тут же придет к вам на указанную почту!

После ввода исходных данных программа расчета  геометрии зубчатой передачи представляет  первый блок автоматически рассчитанных искомых параметров:

7. Передаточное число u рассчитано

в объединенной ячейке D12E12: =E7/D7=4,056

u=z2/z1

8. Делительные диаметры d1 и d2 в миллиметрах вычислены соответственно

в ячейке D13: =D5*D7/COS (D6/180*ПИ())=27,747

d1=m*z1/cos(b)

и в ячейке E13: =D5*E7/COS (D6/180*ПИ())=112,528

d2=m*z2/cos (b)

9. Делительное межцентровое расстояние A в миллиметрах рассчитано

в объединенной ячейке D14E14: =(E13+D4*D13)/2=70,137

A=(d2+T*d1)/2

10. Угол профиля at в градусах рассчитан

в объединенной ячейке D15E15: =ATAN (TAN (20/180*ПИ())/COS (D6/ 180*ПИ()))/ПИ()*180=20,5076

at=arctg(tg (a)/cos (b))

11. Диаметры основных окружностей db1 иdb2 в миллиметрах вычислены соответственно

в ячейке D16: =D13*COS (D15/180*ПИ())=25,988

db1=d1*cos (at)

и в ячейке E16: =E13*COS (D15/180*ПИ())=105,397

db2=d2*cos(at)

12. Угол зацепления atw в градусах рассчитан

в объединенной ячейке D17E17: =ЕСЛИ(D9=0;D50/ПИ()*180;ACOS ( D14*COS (D15/180*ПИ())/D9)/ПИ()*180)=22.2962

Если расстояние между центрами колеса и шестерни не задано, то угол зацепления  находится путем решения численным методом трансцендентного уравнения:

tg (atw) — atw=2*xs*tg (a)/(z2+T*z1)+ tg (at) — at

Подробно о том, как это делается и, что такое трансцендентные уравнения,  я постараюсь доступно рассказать в одной из ближайших статей рубрики «Справочник Excel».

Если межосевое расстояние задано, то угол зацепления  вычисляется по формуле:

atw=arcos (A*cos (at)/aw)

13. Коэффициент суммы xs (разности — для передач с внутренним зацеплением) смещений вычислен

в объединенной ячейке D18E18: =ЕСЛИ(D9=0;E10+D4*D10;(E7+D4*D7)*((TAN (D17/180*ПИ()) -D17/180*ПИ()) — (TAN (D15/180*ПИ()) -D15/180*ПИ()))/(2*TAN (20/180*ПИ())))=0,6000

Если межцентровое расстояние не задано, то коэффициент суммы (разности)   находится по формуле:

xs=x2+T*x1

Если межцентровое расстояние задано, то коэффициент суммы (разности) вычисляется по формуле:

xs=(z2+T*z1)*((tg (atw) -atw) — (tg (at) -at))/(2*tg (a))

Далее – короткая работа интеллекта инженера, и программа завершает геометрический расчет в Excel зубчатой передачи:

14. Если коэффициенты смещения были заданы, то просто повторно записываем значение x1

в ячейку D20: 0,3000

Если коэффициенты смещения x1 и x2 изначально заданы не были (было задано межосевое расстояние aw), то на этом этапе необходимо произвести разбивку вычисленного коэффициента суммы (разности) смещений xs и записать в ячейку D20 значение x1.

Рекомендации по разбивке коэффициента суммы (разности) смещений можно посмотреть в ГОСТ 16532-70 и в соответствующих справочниках (в том числе В.И.Анурьева).

Значение коэффициента смещения x2 вычисляется автоматически

в ячейке E20: =D18-D4*D20=0,3000

x2=xsT*x1

15. Межосевое расстояние передачи aw в миллиметрах, если не задано — вычислено, если задано – автоматически повторено

в объединенной ячейке D21E21: =ЕСЛИ(D9=0;D14*COS (D15/180* ПИ())/COS (D17/180*ПИ());D9)=71,001

aw=A*cos (at)/cos (atw)

16. Диаметры начальных окружностей dw1 и dw2 в миллиметрах вычислены соответственно

в ячейке D22: =2*D21/(D12+D4)=28.088

dw1=2*aw/(u+T)

и в ячейке E22: =2*D21*D12/(D12+D4)=113.914

dw2=2*aw*u/(u+T)

17. Коэффициент уравнительного смещения dy  рассчитан

в объединенной ячейке D23E23: =D18- (D21-D14)/D5=0.0243

dy=xs— (awA)/m

18. Диаметры вершин зубьев шестерни и колеса da1 и da2 в миллиметрах вычислены соответственно

в ячейке D24: =D13+2*D5*(1+D20-D23)=31.574

da1=d1+2*m*((ha*)+x1— dy)

и в ячейке E24: =E13+2*D5*D4*(1+D4*E20-D23)=116.355

da2=d2+2*m*T*((ha*)+T*x2-dy)

В обоснованных случаях значения, полученные расчетом конструктор вправе изменить, обеспечив качественные характеристики зацепления.

19. Диаметры впадин шестерни и колеса df1 и df2 в миллиметрах вычислены соответственно

в ячейке D25: =D24-2*D5*(2*1+0,25-D23)=24.897

df1=da1-2*m*(2*(ha*)+(c*) — dy)

и в ячейке E25: =E24-2*D5*D4*(2*1+0,25-D23)=109.678

df2=da2-2*m*T*(2*(ha*)+(c*) -dy)

На этом геометрический расчет в Excel цилиндрической зубчатой передачи, целью которого было определение всех основных размеров зацепления завершен. При создании расчетной программы была объединена и переработана информация из ГОСТ 16532-70 и ГОСТ 19274-73.

Следующим этапом проектирования зубчатых передач являются проверочные расчеты качества зацепления по геометрическим показателям.

Еще по теме зубчатых колес на блоге есть ряд статей. Рекомендую ознакомиться, в частности, со статьей «Расчет длины общей нормали зубчатого колеса».

Буду рад увидеть ваши комментарии к посту, уважаемые читатели!

Прошу УВАЖАЮЩИХ труд автора скачать файл ПОСЛЕ ПОДПИСКИ на анонсы статей.

ОСТАЛЬНЫМможно скачатьпросто так…— никаких паролей нет!

Ссылка на скачивание файла: geometriya-zubchatoy-peredachi (xls 46,0KB).

Другие статьи автора блога

Источник: http://al-vo.ru/mekhanika/raschet-geometrii-zubchatoy-peredachi.html

Моделирование в TinkerCad. Создание шестерни, резьбы

Программа для проектирования шестеренок. Быстрое моделирование шестерней по параметрам

Добавлено в закладки: 0

Добрый день, мы продолжаем наши уроки по TinkerCad. Сегодня мы смоделируем шестерню и резьбу. Для генерации шестерён в TinkerCad есть два генератора форм, доступных в выпадающем списке “Рекомендуемые генераторы форм” – Зубчатое колесо и Метрическое зубчатое колесо.

Шестерня

Генераторы шестерен

Генераторы форм представляют собой скрипты с параметрами. Параметры можно изменять для достижения нужного результата. Возьмём с панели Зубчатое колесо и разместим его на рабочей плоскости.

Мы увидим четыре параметра: внутренний радиус колеса, внешний радиус, количество зубьев и высота зубьев (высота шестерни).

Немного поигравшись с размерами, мы быстро убедимся, что создать нормальную рабочую шестерню этим генератором невозможно, т.к. её зуб не имеет эвольвентного профиля (см. Зубчатое колесо (шестерня)).

Генератор Зубчатое колесо

Такие шестерни хороши только как макеты и игрушки, но передача из них будет быстро изнашиваться и плохо передавать вращение (если вообще будет передавать).

Поэтому перейдём ко второму генератору – Метрическое зубчатое колесо. Разместим его на рабочей плоскости.

Мы увидим три параметра: модуль, количество зубьев, угол наклона.

Генератор Метрическое зубчатое колесо

Этот генератор имеет эвольвентный профиль зуба, можно ввести модуль шестерни, выбрать угол наклона боковой поверхности зуба к центральной части. Но что это?

Ошибка генератора

Нет, такое колесо нам не подходит. Немного оно не доделано. Можно попытаться доработать скрипт (это колесо, в отличие от первого, имеет открытый исходный код).

Но на момент написания статьи редактор не работал, поэтому я использовал другой способ: воспользовался сторонним сервисом. Поиск “gear generator” выдал мне ссылку на сервис создания шестерен. Его-то мы и используем.

Нажмём Gears – Clear для очистки рабочего поля.

Сервис Gear Generator

Параметры в разделе Gear properties:

  • Number of teeth (N): количество зубов
  • Pitch diameter (P): диаметр средней линии шестерни (= кол-во клеток сетки, деленное на 10)
  • Diametral Pitch (D): отношение N/P. Шестерни с одинаковым D могут быть зацеплены друг с другом.
  • Pressure Angle (PA): угол зуба. Чем он больше, тем зуб более треугольный.

Поставим N=20, P=5, D=4, A=25, уберем галки Gear guides и Gear label, и нажмём Download SVG. Полученный файл gg_gear переименуем в gear.svg и откроем его в бесплатной программе векторного редактирования Inkscape.

Программа Inkscape

Удалим оттуда слой с кругами, слой с надписями, точку на зубе и крестик в центре. Сохраним файл. Закроем Inkscape и переключимся в TinkerCad. Сделаем в нём импорт SVG-файла, масштаб укажем 10:

Импорт в TinkerCad

Таким образом мы получим, наконец, нормальную шестерню:

Шестерня в TinkerCad

Сделаем в ней центральное отверстие. Для этого возьмём с панели TinkerCad цилиндр-отверстие, установим ему радиус 5 мм, и выделив оба объекта, выровняем их с помощью кнопки Выровнять на верхней панели.

Выравнивание в TinkerCad

Нажатие на каждую из черных точек будет выравнивать объекты относительно этой линии. Теперь можно выровнять их по центру, изменить высоту обоих объектов на 5 и нажать на панели Сгруппировать. Теперь можно сделать экспорт STL-шестерни.

Экспорт в STL

К сожалению, косозубых и шевронных шестерён в редакторе сделать нельзя. Может быть, кто-то вскоре сделает генератор форм, и тогда это станет возможно. Но пока такой возможности нет.

Резьба

Для создания резьбы я использовал генератор форм “Изометрическая резьба“.

  • Диаметр – диаметр резьбы
  • Шаг – шаг резьбы
  • Сегменты – гладкость резьбы
  • Повороты – сколько оборотов резьбы нужно
  • Масштаб вершины – формирует сбег резьбы
  • Сегменты вершины – насколько плавный сбег резьбы нужен
  • Масштаб резьбы – насколько толстая резьба

Можно сделать экспорт резьбы в STL. К сожалению, проверка файла показала, что STL-объект не является цельным, и требуется дальнейший ремонт файла. В некоторых слайсерах и программах 3д-печати это может привести к ошибкам. Нельзя сделать болт, гайку, шпильку с более чем 20 оборотами.

По итогам работы в TinkerCad с резьбой и шестернями могу сказать, что редактор позволяет их создавать на примитивном уровне, для чего-то более сложного лучше использовать другие редакторы.

Нуждов Андрей, 04.06.2017

Источник: https://3deshnik.ru/blogs/andrew_answer/modelirovanie-v-tinkercad-sozdanie-shesterni-rezby

KISSsoft – это программная система для проектирования, расчета и оптимизации деталей машин, таких как передачи, валы и подшипники, винты, пружины, соединительные элементы и прочее

Программа для проектирования шестеренок. Быстрое моделирование шестерней по параметрам

Программный комплекс KISSsoft предназначен для проектирования, анализа и оптимизации деталей машин (зубчатых передач, валов, подшипников, соединительных элементов, ременных и цепных передач), моделирования редукторов, трансмиссий, коробок передач, привода в сборе. В программный комплекс входят три модуля: KISSsoft,KISSsys и GPK.

Разработчиком программного комплекса KISSsoft является швейцарская компания KISSsoftAG, которая разрабатывает программное обеспечение для инженеров и конструкторов самых различных сфер деятельности: проектирование ли это фуникулеров, редукторов для оборудования, трансмиссий болидов Формулы 1 или малогабаритных передач для марсоходов.

Программная система KISSsoftиспользуется конструкторами команд Формулы-1 для проектирования коробок передач болидов

Следуя современным стандартам (DIN, ISO, AGMA), данное программное обеспечение применяется как быстрый высококачественный инструмент для определения размеров элементов машин, расчетов, определения прочности компонентов и документирования результатов расчетов. Любую рассчитанную в KISSsoft/KISSsys трехмерную деталь или систему возможно легко экспортировать в большинство CAD-систем и использовать для дальнейшей работы.

Использование KISSsoft позволяет существенно сокращать время, затрачиваемое на расчет и проектирование изделий, а также повышать эффективность и качество работы за счет применения в расчетах современных методик, соответствующих действующим международным стандартам.

 

С 2013 года программа доступна с beta версией русскоязычного интерфейса. В ближайших планах – полная и точная локализация системы, а также внедрение российских стандартов ГОСТ в базы данных программы в дополнение к уже имеющимся ISO, DIN, AGMA.

Продукты компании KISSsoft AG

KISSsoftKISSsoft – это программа для проектирования, анализа и оптимизации деталей машин: все виды зубчатых передач, валы, подшипники, соединительные элементы, пружины, ременные и цепные передачи. Программа обеспечивает быстрый и высококачественный расчет прочности с обширными возможностями документирования, включая коэффициенты надежности, а также сроки службы. Продукт совместим с большинством CAD-систем.
KISSsysKISSsys – это дополнительная программа для KISSsoft, позволяющая создавать модели редукторов, трансмиссий, коробок передач и систем привода в сборе. При этом одновременно проводится анализ всех зубчатых колёс, валов и подшипников. KISSsys позволяет рассчитывать произвольные кинематические схемы и, благодаря встроенному языку программирования, дополнять программу собственными методами расчетов, а также собственными конструктивными решениями.

GPK – это дополнительный модуль на основе KISSsys, который используется для расчета, анализа и оптимизации типовых моделей промышленных редукторов в сборе.

Использование такого богатого набора инструментов позволяет выполнять как комплексную реализацию любого проекта «с нуля», так и анализировать и оптимизировать существующие проекты.

  • От одного элемента до единой системы передач
  • Все компоненты: валы, подшипники, зубчатые передачи, соединения
  • Все типы зубчатых передач: цилиндрические прямозубые и косозубые, планетарные ряды, конические, гипоидные, червячные, винтовые, реечные, передачи с коронными колесами и колесами некруглой формы, пластиковые зубчатые колеса
  • Сборка любых трансмиссий в KISSsys

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.