Содержание
![]() |
УГОЛОК ПОСЕТИТЕЛЯ ![]() |
Журнал САПР ![]() |
ВСЕ ВИДЕОУРОКИ ![]() |
Урок №30. Построение эвольвенты зубчатого колеса (упрощенный способ) |
Автор: Петр Марценюк |
29.11.2009 14:05 |
Часто задаваемые вопросы: *Что такое эвольвента (эволюта)? Итак, начнем с теории. Эвольвентное зацепление позволяет передавать движение с постоянным передаточным отношением. Эвольвентное зацепление — зубчатое зацепление, в котором профили зубьев очерчены по эвольвенте окружности. Параметры зубчатых колёсОсновной теореме зацепления удовлетворяют различные кривые, в том числе эвольвента и окружность, по которым чаще всего изготавливают профили зубьев зубчатого колеса. В случае, если профиль зуба выполнен по эвольвенте, передача называется эвольвентной. Для передачи больших усилий с помощью зубчатых механизмов используют зацепление Новикова, в котором профиль зуба выполнен по окружности. Окружности, которые катятся в зацеплении без скольжения друг по другу, называются начальными (D). Окружности, огибающие головки зубьев зубчатых колёс, называются окружностями головок (d1). Окружности, огибающие ножки зубьев зубчатых колёс, называются окружностями ножек (d2). Окружности, по которым катятся прямые, образующие эвольвенты зубьев первого и второго колёс, называются основными окружностями. Окружность, которая делит зуб на головку и ножку, называется делительной окружностью (D). Для нулевых (некорригированных) колёс начальная и делительная окружности совпадают. Расстояние между одноимёнными точками двух соседних профилей зубьев зубчатого колеса называется шагом по соответствующей окружности. Шаг можно определить по любой из пяти окружностей. Чаще всего используют делительный шаг p =2 Модуль зубчатого колеса, геометрический параметр зубчатых колёс. Для прямозубых цилиндрических зубчатых колёс модуль m равен отношению диаметра делительной окружности (D) к числу зубьев z или отношению шага p к числу "пи" Модуль зубчатого колеса стандартизованы, что является основой для стандартизации других параметров зубчатых колёс. Основные формулы для расчета эвольвентного зацепления:Исходными данными для расчета как эвольвенты, так и зубчатого колеса являются следующие параметры: m — Модуль — часть диаметра делительной окружности приходящаяся на один зуб. Модуль — стандартная величина и определяется по справочникам. z — количество зубьев колеса. ? ("альфа") — угол профиля исходного контура. Угол является величиной стандартной и равной 20°. Делительный диаметр рассчитывается по формуле: Диаметр вершин зубьев рассчитывается по формуле: d1=D+2mДиаметр впадин зубьев рассчитывается по формуле: d2=D-2*(c+m)где с — радиальный зазор пары исходных контуров. Он определяется по формуле: с = 0,25mДиаметр основной окружности, развертка которой и будет составлять эвольвенту, определяется по формуле: d3 = cos ? * DОт автора. Я нашел в интернете полезную программку в Excel 2007. Это автоматизированная табличка для расчета всех параметров прямозубого зубчатого колеса. Скачать Скачать с зеркала Итак, приступим к графическому построению профиля зубчатого колеса.
Вот и готов профиль зуба прямозубого зубчатого колеса. В этом примере использовались следующие параметры:
На этом первая часть урока является завершенной. Во второй части (видео) мы рассмотрим как применить полученный профиль зуба для построения модели зубчатого колеса. Для полного ознакомления с данной темой ("зубчатые колеса и зубчатые зацепления", а также "динамические сопряжения в SolidWorks") необходимо вместе с изучением этого урока изучать урок №24. Еще скажу пару слов о специальной программе, производящей расчет зубчатых колес и генерацию модели зубчатого колеса для SolidWorks. Это программа Camnetics GearTrax. P.S.(16.03.2010) Скачать Camnetics GearTrax А теперь переходим с следующей части урока. Скачать 2-ю часть урока №30 Скачать с зеркала |
Комментарии |
Поиск | RSS |
Анонимно | | Ваш IP адрес194.213.23.xxx | 2010-09-21 17:19:38 |
Валерий — Урок №30 | | Ваш IP адрес109.167.112.xxx | 2011-03-01 04:09:50 |
admin — Толщина зуба | | SAdministrator | 2011-03-01 18:20:59 |
admin — Толщина зуба | | SAdministrator | 2011-03-01 20:22:39 |
Александр — Зубчатое | | Ваш IP адрес94.73.248.xxx | 2011-04-11 20:18:18 |
admin — Разные цвета | | SAdministrator | 2011-04-11 20:30:10 |
Анонимно | | Ваш IP адрес188.124.104.xxx | 2011-05-18 18:00:49 |
sergoll — внутренняя эвольвента | | Registered | 2011-06-15 12:30:51 |
vovashka288 | | Registered | 2012-11-17 07:40:00 |
admin — Цветовое восприятие | | SAdministrator | 2012-11-17 13:32:53 |
vovashka288 | | Registered | 2012-12-05 11:40:05 |
admin — Цвет диаметра впадин d2 | | SAdministrator | 2012-12-05 12:55:10 |
vovashka288 | | Registered | 2013-03-23 09:36:56 |
admin — re: | | SAdministrator | 2013-04-26 22:21:16 |
Высота головки нормальных зубчатых колес равна модулю.
Задачей геометрического синтеза зубчатого зацепления является определение его размеров, а также качественных характеристик (линии зацепления, дуг зацепления и рабочих участков профилей зубьев), зависящих от геометрии зацепления.
1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ
ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО СИНТЕЗА
Геометрический синтез зубчатого зацепления является разделом курсовой работы по дисциплине «Теория механизмов и машин». Для выполнения этого раздела в задании на курсовую работу указывается число зубьев Z1 и Z2 колеса и модуль m зубчатых колес.
2. СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ
Раздел курсовой работы «Геометрический синтез прямозубого внешнего эвольвентного зубчатого зацепления» состоит из графической части и поясни-тельной записки.
Графическая часть выполняется на листе чертежной бумаги формата А1 (841×594) или А2 (594×420), оформляется согласно требований ЕСКД и стандарта предприятия. Пример выполнения графической части приведен на рис. 1
Пояснительная записка к данному разделу должна содержать следующие пункты:
•определение размеров зубчатого зацепления;
•построение элемента зубчатого зацепления;
•построение активной части линии зацепления, дуг зацепления и рабочих участков профиля зубьев.
Объем пояснительной записки 5…7 страниц.
Пример выполнения пояснительной записки приведен в п.6.
Рисунок 1. Пример выполнения графической части.
Целью геометрического синтеза является построение картины зубчатого зацепления и анализ полученной геометрии зацепления на наличие неточностей в расчетах и интерференции зубьев.
Задачей геометрического синтеза зубчатого зацепления является определение его размеров, а также качественных характеристик (линии зацепления дуг зацепления и рабочих участков профилей зубьев), зависящих от геометрии зацепления.
1.1.1 Исходные данные
Число зубьев шестерни z1= 10
Число зубьев колеса z2= 26
Модуль зубчатых колес m= 4 мм
1.1.2 Определение размеров зубчатого зацепления
Передаточное отношение зубчатой передачи:
(1)
Так как суммарное число зубьев z1 + z2 XΣ = x1 + x2 (7)
X Σ = 0,60 + 0,12 = 0,72
Толщина зуба по дуге делительной окружности:
S1 = 0,5 · р + 2 · x1 · m · tg α (8)
S2 = 0,5 · р + 2 · x2 · m · tg α (9)
Для шестерни: S1 = 0,5 · 12,56 + 2 · 0,60 · 4 · tg20° = 8,03 мм
Для колеса: S2 = 0,5 · 12,56 + 2 · 0,12 · 4 · tg20° = 6,63 мм
(10)
для invαw по справочнику Анурьева (Т2, таблица 16, стр. 421 ) подбираем αw = 24°25′.
Начальное межосевое расстояние:
(11)
(12)
(13)
Коэффициент уравнительного смещения:
(14)
Делительное межосевое расстояние:
a = 0,5 · 4 · (10 + 26)=72 мм
Проверка межосевых расстояний
(16)
(17)
Диаметр окружности вершин зубьев:
da1 = 40 + 2 · (1+ 0,60 — 0,145) · 4 = 51,64 мм
da2=104 + 2 · (1+ 0,12 — 0,145) · 4 = 111,8 мм
где ha * =1
Диаметр окружности впадин зубьев:
df1 = 40 – 2 · (1 + 0,25 – 0,6) · 4 = 34,8 мм
df2 = 104 – 2 · (1 + 0,25 – 0,12) · 4 = 94,96 мм
C * =0,25
(22)
Масштаб построения выбираем таким, чтобы высота зуба на чертеже была не менее 50 мм, то есть начальное межосевое расстояние должно быть в пределах 450 — 600 мм.
Размеры параметров зацепления в масштабе:
Размер в масштабе, мм
Подсчитав все размеры элементов зацепления, приступаем к вычерчиванию зубчатого зацепления.
Размер в масштабе, мм
Пример расчета параметров зубчатого зацепления здесь.
Профили зубьев вычерчиваем в такой последовательности:
1. На чертеже под произвольным углом откладываем линию центров О1О2. Длина линии центров равна межосевому расстоянию О1О2=aw.
2. Из концов отрезка (линии центров) откладываем начальные окружности dw1 и dw2. Начальные окружности dw1 и dw2 касаются друг друга в полюсе P.
3. Откладываем и строим основные окружности dв1 и dв2.
4. Построение эвольвенты колеса 2.
4.1. Из полюса P к основной окружности проводим касательную РА.
Отрезок АР (см. рис.) делим на четыре равные части (АВ = ВС = СD = DP) и из точки В проводим дугу радиуса r = ВР до пересечения в точке Р1 с основной окружностью; тогда АР1 = АР.
4.2. После этого, отрезок АР снова делим на произвольное число равных частей длиной 15…20мм (число делений целесообразно взять четным, например 8). Дугу АР1 также делим на такое число равных частей (Р11’=
1′ 2′ =
2′ 3′ = …).
4.3. Точки 1′; 2′; 3’… соединяем с центром О2.
4.4. Через точки 1′; 2′; 3’… проводим перпендикуляры к соответствующим радиусам О21′; О22′; О23’….
На перпендикулярах (они касаются основной окружности) откладываем отрезки 1’1»; 2’2»; 3’3»…, соответственно равные отрезкам Р1; Р2; Р3….
4.5. Соединяя точки Р1; 1»; 2»; 3»… плавной кривой, получаем часть эвольвенты второго колеса.
4.6. Для продолжения построения профиля зуба второго колеса откладываем и строим окружности выступов и впадин зубьев второго колеса. Следует отметить, что радиус окружности впадин может быть больше, равен и меньше радиуса rв основной окружности. Это зависит от числа Z зубьев колеса и от коэффициента смещения х. В нашем случае dв2 > df2
4.6. Для завершения построения эвольвенты второго колеса вводим дополнительные точки 8 и 9. Точки 8 и 9 откладываем против часовой стрелки от точки А.
Пользуясь описанным выше методом, находим точки 8»и 9». Завершаем построение эвольвенты второго колеса.
4.7. Профиль ножки у основания зуба можно построить упрощенно. Если rf
В обозначении геометрических параметров зубчатого зацепления используют индексы, относящиеся к окружностям; w — начальной; b — основной; а — вершин зубьев; / — впадин зубьев.
Параметрам, относящимся к делительной окружности, индекс не присваивается.
Начальные окружности (рис. 11.19, а). Проведем из центров Ох и 02 через полюс П две окружности, которые в процессе зацепления перекатываются одна по другой без скольжения. Эти окружности называют начальными.
Рис. 11.19. Зубчатое эвольвентное зацепление: а — основные геометрические параметры; б — поле зацепления; в — эпюра изменения силы Fn по профилю зуба
При изменении межосевого расстояния aw (см. рис. 11.10) меняются и диаметры dw начальных окружностей шестерни и колеса. Следовательно, у пары зубчатых колес может быть множество начальных окружностей. У отдельно взятого колеса начальной окружности не существует.
Согласно рис. 11.19, а, межосевое расстояние
Делительная окружность (см. рис. 11.19, а). Окружность, на которой шаг р и угол зацепления aw соответственно равны шагу р и углу а профиля инструментальной рейки, называют делительной. Эта окружность принадлежит отдельно взятому колесу, ее диаметр d при изменении межосевого расстояния остается неизменным.
Делительные окружности совпадают с начальными, если межосевое расстояние пары зубчатых колес равно сумме радиусов делительных окружностей, т. е.
У большинства зубчатых передач диаметры делительных и начальных окружностей совпадают, т. е. = бцЛ и d2 = dw2. Исключение составляют передачи с угловой модификацией (см. § 11.11).
Окружной шаг зубьев р (см. рис. 11.19, а). Расстояние между одноименными сторонами двух соседних зубьев, взятое по дуге дели- 152
тельной окружности, называют окружным шагом зубьев по делительной окружности.
Для пары зацепляющихся колес окружной шаг должен быть одинаковым.
Основной шаг зубьев ph относят к основной окружности. На основании второго и четвертого свойств эвольвенты расстояние по нормали между одноименными сторонами двух соседних зубьев равно шагу рь (см. рис. 11.7).
Из треугольника 02ВП (см. рис. 11.19, а) диаметр основной окружности db2 = 2rb2 = d2 cosaw, откуда
Окружная толщина зуба st и окружная ширина впадины et по дуге делительной окружности колеса передачи без смещения теоретически равны.
Однако при изготовлении колес на теоретический размер s, назначают такое расположение поля допуска, при котором зуб получается тоньше, чем и гарантируется боковой зазор j (см. рис. 11.19, а), необходимый для нормального зацепления.
По делительной окружности всегда st + е, = р.
Модуль т зацепления. Из определения окружного шага следует, что длина делительной окружности зубчатого колеса nd = pz, где Z — число зубьев. Следовательно,
Шаг зубьев р так же, как и длина окружности, включает в себя трансцендентное число п, а потому шаг — также число трансцендентное.
Для удобства расчетов и измерения зубчатых колес в качестве основного расчетного параметра принято рациональное число р/п, которое называют модулем зубьев, обозначают т и измеряют в миллиметрах:
Модуль зубьев т — часть диаметра делительной окружности, приходящаяся на один зуб.
Модуль является основной характеристикой размеров зубьев.
Для пары зацепляющихся колес модуль должен быть одинаковым.
Для обеспечения взаимозаменяемости зубчатых колес и унификации дорогостоящего зуборезного инструмента значения т регламентированы стандартом в диапазоне 0,05. 100 мм (табл. 11.1).
Таблица 11.1. Модули зубьев т (выборка)
Значения модуля т,
Примечания: 1. Приведенные значения модулей распространяются на цилиндрические и конические зубчатые колеса.
2. При выборе модулей первый ряд следует предпочитать второму.
Высота головки и ножки зуба. Делительная окружность делит зуб по высоте на головку ha и ножку hf. Для создания радиального зазора «с» (см. рис. 11.19, а и § 11.6) необходимо, чтобы
Для передачи без смещения
Длина активной линии зацепления. При вращении зубчатых колес точка зацепления S (см. рис. 11.9) пары зубьев перемещается по линии зацепления NN.
Зацепление профилей начинается в точке S’ пересечения линии зацепления с окружностью вершин колеса и заканчивается в точке S" пересечения линии зацепления с окружностью вершин шестерни.
Отрезок S ‘S" линии зацепления называют длиной активной линии зацепления и обозначают ga.
Длину ga легко определить графически (см. рис. 11.9), для чего радиусами окружностей вершин обоих колес отсекают на линии зацепления NN отрезок S’S" и замеряют ga.
Коэффициент торцового перекрытия. Непрерывность работы зубчатой передачи возможна при условии, когда последующая пара зубьев входит в зацепление до выхода предыдущей, т. е. когда обеспечивается перекрытие работы одной пары зубьев другой.
Чем больше пар зубьев одновременно находится в зацеплении, тем выше плавность работы передачи.
За период работы пары зубьев точка контакта их профилей проходит путь, равный длине ga (см. рис. 11.9, и рис. 11.19, а), а расстояние между одноименными профилями соседних зубьев по линии зацепления равно основному шагу рь (см. рис. 11.7).
При ga > рь обеспечивается необходимое перекрытие работы зубьев.
Оценкой многопарности зубчатого зацепления является коэффициент ?а торцового перекрытия.
Коэффициентом торцового перекрытия ?а называют отношение длины активной линии зацепления к основному шагу:
где Z и z2 — число зубьев шестерни и колеса; р — угол наклона линии зуба косозубого колеса (см. рис. 14.1).
По условию непрерывности зацепления должно быть ?а > 1.
С увеличением z увеличивается и еа.
Поле зацепления. При работе цилиндрической прямозубой передачи (см. рис. 11.1, а) зубья колес при входе в зацепление касаются друг друга сразу по всей своей длине, равной рабочей ширине зубчатого венца. Контакт происходит по прямой линии, параллельной осям колес (см. рис. 11.11).
Характер распределения нагрузки по рабочей поверхности зуба позволяет установить поле зацепления, по которому перемещаются линии контакта пар зубьев.
Поле зацепления представляет собой прямоугольник, одна сторона которого равна длине ga активной линии зацепления (см. рис. 11.19, б и а), а другая — рабочей ширине b зубчатого венца колеса.
При вращении колес в какой-то момент линия контакта очередной пары зубьев войдет в поле зацепления, заняв положение Б—Б (см. рис. 11.19, б).
Но так как ga > рь, то в этот момент в поле зацепления будет находиться еще и линия контакта предыдущей пары зубьев, занимая положение А—А.
Линии контакта зубьев при вращении колес перемещаются по полю зацепления, сохраняя параллельность, в направлении, указанном стрелкой (см. рис. 11.19, б). В этот период происходит двухпарное зацепление зубьев передачи — предыдущей и последующей пар.
При дальнейшем вращении колес линия контакта предыдущей пары зубьев переместится на границу поля зацепления в положение А’—А’ (см. рис. 11.19, б), а линия контакта последующей пары зубьев займет положение Б’—Б’.
С этого момента начнется однопарное зацепление зубьев последующей пары, которое будет продолжаться до тех пор, пока линия контакта этой пары не займет положение А—А.
В этот момент в зацепление вступит следующая — очередная пара зубьев, линия контакта которой займет положение Б—Б, и вновь процесс повторится сначала.
Важно отметить, что однопарное зацепление зубьев передачи всегда происходит в районе полюса П зацепления (см. рис. 11.19, а), что и учитывается при расчетах зубьев на прочность (см. § 13.4).
Размер зоны однопарного зацепления зависит от величины коэффициента ?а торцового перекрытия (?а = gjpb).
Во время работы колес прямозубого зацепления передача нагрузки при переходе от двухпарного зацепления к однопарному и наоборот происходит мгновенно и сопровождается ударами, вибрацией и шумом.
На эпюре, приведенной на рис. 11.19, в, показан характер изменения силы Fn, действующей на зуб при прохождении линией контакта зон поля зацепления.
В каждой зоне двухпарного зацепления зуб передает по половине нагрузки, а в зоне однопарного зацепления — полную нагрузку Fn.