Autodesk inventor fusion 2012 создание шестерни
В современных САПР проектирование зубчатых колес максимально упрощено. Пользователю нет необходимости вручную вычислять параметры зацеплений по формулам из справочников, ему достаточно ввести исходные данные и моментально получить результаты расчета и готовые трехмерные модели. В Autodesk Inventor зубчатые колеса проектируются с помощью так называемых генераторов компонентов.
Autodesk Inventor поддерживает проектирование:
- компонентов цилиндрических зубчатых зацеплений;
- компонентов конических зубчатых колес;
- компонентов червячной передачи.
Принцип работы и интерфейс всех генераторов схож, поэтому более подробно рассмотрим их работу на примере генератора цилиндрических зубчатых колес.
Общее
Определение цилиндрического зубчатого зацепления.
Выбор модели
Выбор типа расчета геометрии. Доступность полей редактирования на вкладке "Модель" зависит от текущего выбора модели.
Если известны все параметры цилиндрического зубчатого зацепления и необходимо вставить модель цилиндрического зубчатого зацепления, рекомендуется выбрать параметры "Межосевое расстояние" или "Общий коэффициент смещения". Эти параметры позволяют вставлять различные параметры ввода.
Модуль и количество зубьев
Расчет модуля и количества зубьев исходя из межосевого расстояния и других входных параметров.
Количество зубьев
Расчет количества зубьев исходя из межосевого расстояния и других входных параметров.
Межосевое расстояние
Расчет межосевого расстояния исходя из всех входных параметров.
Общий коэффициент смещения
Используется для расчета суммарного коэффициента смещения исходя из межосевого расстояния и всех остальных исходных параметров.
Прим.: На данный тип оказывают влияние другие входные данные, и этот параметр рекомендуется включать для итоговых корректировок проекта.
Модуль
Используется для расчета модуля исходя из межосевого расстояния и всех остальных исходных параметров.
Требуемое передаточное отношение
Передаточное отношение - это отношение между количеством зубьев в сопряженных колесах.
Внутренние
Используйте передачу с помощью зубчатых колес внутреннего зацепления.
Прим.: Цилиндрическое зубчатое зацепление с большим количеством зубьев автоматически переходит в разряд зубчатых колес внутреннего зацепления.
Модуль
Модуль - это отношение среднего диаметра к количеству зубьев.
Недоступно, если из раскрывающегося меню "Выбор модели" выбраны параметры "Модуль и количество зубьев" или "Модуль". Если параметр недоступен, выполните расчет модуля на базе других параметров.
Прим.: Данный параметр доступен, если в области дополнительных параметров "Тип размера" выбран параметр "Модуль".
Диаметральный шаг
Диаметральный шаг - это переключатель, определяющий число зубьев на количество дюймов в диаметральном шаге на плоскости вращения или число зубьев зубчатого колеса на каждый дюйм диаметра шага. Нормальный диаметрический шаг - это диаметрический шаг, рассчитанный на перпендикулярной плоскости, или диаметральный шаг, поделенный на косинус угла наклона зуба.
Прим.: Данный параметр доступен, если в области дополнительных параметров "Тип размера" выбран параметр "Диаметральный шаг".
Межосевое расстояние
Кратчайшее расстояние между центрами зубчатых колес.
Если в раскрывающемся меню "Выбор модели" выбран параметр "Межосевое расстояние", данный параметр недоступен - межосевое расстояние будет вычисляться по другим исходным параметрам.
Угол зацепления
Угол зацепления - это угол между профилем зуба и радиальной линией в его полюсе зацепления. В эвольвентном зубе угол зацепления - это угол между линией зацепления и касательной к делительным окружностям.
Угол наклона зуба
Угол наклона зуба - это угол, который зуб зубчатого колеса составляет с осью делительной окружности. Можно вводить только положительные значения от 0 до 55. Для изменения направления нажмите кнопку "Обратить" рядом с полем редактирования.
Кнопка изменения направления угла наклона зуба.
Изменение направления спирали.
Выбор коэффициента смещения
Задание метода расчета коэффициента смещения зубьев.
Общий коэффициент смещения
Задание суммы коэффициентов смещения зубчатого колеса.
Недоступно, если из выпадающего меню "Выбор модели" выбран параметр "Общий коэффициент смещения". Если параметр недоступен, рассчитайте общий коэффициент смещения на базе других параметров.
Образец для просмотра
Нажмите, чтобы открыть диалоговое окно "Просмотр", в котором будет показано схематическое изображение размеров цилиндрического зубчатого зацепления.
Повышение точности моделей зубчатых колес
Модели зубчатых колес, полученные в результате работы генератора, сильно упрощены для облегчения моделей и повышения быстроты работы Inventor. Так, например, эвольвентный профиль зуба представлен всего тремя дугами.
Если пользователю необходимо получить реальный профиль зуба, то необходимо открыть полученную модель колеса, в контекстном меню выбрать «Экспорт профиля зуба» и указать требуемую точность построения профиля зуба.
Расчет цилиндрического зубчатого зацепления для заданного межосевого расстояния
- Щелкните на ленте вкладку "Модель" панель "Привод" Цилиндрическое зубчатое зацепление .
- На вкладке "Модель" выполните следующие действия.
- В области "Общее" выберите в раскрывающемся списке "Выбор модели" параметр "Модуль" и "Количество зубьев".
- Введите значения необходимого передаточного отношения и межосевого расстояния, выберите цилиндрическую грань для обоих зубчатых колес сборки там, где размещено зацепление (межосевое расстояние рассчитывается в сборке Autodesk Inventor ). После выбора размещения геометрии зубчатого зацепления в окне Autodesk Inventor отобразится предварительное изображение зацепления.
- Щелкните "Рассчитать". Генератор подбирает модуль и количество зубьев.
- В области "Общее" выберите в раскрывающемся списке "Выбор модели" параметр "Количество зубьев". Измените значение модуля на верхнее или нижнее для уменьшения или увеличения количества зубьев.
Чтобы уменьшить или увеличить количество зубьев для первого или второго зубчатого колеса на один для достижения большего или меньшего значения общего коэффициента смещения, в раскрывающемся списке "Выбор модели" выберите "Общий коэффициент смещения", измените количество зубьев и нажмите кнопку "Рассчитать".
Автор:
Настройка параметров создания цилиндрического зубчатого зацепления.
Вызов:
Вставка элемента
Проектирование цилиндрических зубчатых зацеплений
Перед тем как проектировать зубчатое колесо в Инвенторе, пользователь должен определиться с задачей, которую нужно решить. Генератор компонентов передачи выполняет следующие операции:
- произвести расчет геометрических и прочностных характеристик зубчатых зацеплений;
- вставить в сборку модель только одного или сразу двух зубчатых колес одного зацепления;
- добавить элемент зубчатого венца к существующей детали.
Другими словами, можно использовать генератор как исключительно расчетную систему или как средство для проектирования и построения трехмерных моделей шестерен. Кнопка запуска генератора находится на ленте на вкладке «Проектирование».
В окне генератора на вкладке «Модель» определяются и вычисляются геометрические параметры зацепления:
- «Выбор модели». С помощью выпадающего списка определите параметры, по которым будет рассчитываться геометрия зацепления. Для расчета доступны варианты «Модуль и количество зубьев», «Количество зубьев», «Межосевое расстояние», «Общий коэффициент смещения» и «Модуль». Каждый тип расчета дает возможность ввести известные значения и с их учетом вычислить все остальные. Например, если известно межосевое расстояние между колесами, необходимо выбрать соответствующий пункт меню.
- Поля «Передаточное отношение», «Модуль» и «Межосевое расстояние» предназначены для ввода соответствующих величин. Обратите внимание, что выбранный ранее вариант расчета определяет доступность определенных параметров для редактирования.
- «Угол наклона зуба». Изменение угла наклона зуба позволяет проектировать косозубые цилиндрические колеса. Пользователь может ввести угол наклона в пределах от 0 до 55 градусов с возможностью изменения направления угла.
- Определите параметры для зубчатого колеса 1. В выпадающем списке выберите «Компонент», если необходимо вставить модель колеса в сборку, «Элемент», если нужно добавить к существующей детали зубчатый венец, или «Без модели», если построение не требуется. Для точного позиционирования модели укажите цилиндрическую грань, к оси которой она будет привязана, начальную плоскость и ширину шестерни. Также, если необходимо, укажите количество зубьев.
- Аналогично определите параметры для зубчатого колеса 2.
После ввода всех требуемых параметров нажмите кнопку «Расчет». Программа вычислит недостающие значения и выдаст отчет о результатах. Если при расчете возникнут ошибки, то область отчета выделится красным цветом, а в самом отчете выведется информация о найденных ошибках. Путем корректировки исходных данных нужно добиться окончательного правильного расчета, а синее выделение области отчета будет сигнализировать о правильных результатах.
При необходимости выполнения расчета на прочность перейдите на вкладку «Расчет» и задайте следующие параметры:
- «Метод расчета прочности». Из списка вариантов выберите необходимую методику. Для выбора доступны расчеты по стандартам ANSI, ISO, DIN и CSN.
- «Нагрузка». Определите величины нагрузок на зубчатые колеса: мощность, скорость вращения, крутящий момент и КПД.
- «Характеристики материалов». Материал колес можно выбрать из предложенных или самостоятельно ввести характеристики.
- «Требуемый срок службы». Введите расчетный срок службы передачи в часах.
После нажатия кнопки «Рассчитать» система вычислит необходимые значения и сформирует отчет. Если в результате вычислений какие-то параметры выйдут за допустимые пределы, то в отчете они выделятся красным цветом. Для устранения ошибок откорректируйте входные данные или измените геометрию элементов зубчатого зацепления.
Если на вкладке «Модель» было определено, что необходимо построить компоненты или элементы колес, то после нажатия кнопки «ОК» в модели появятся компоненты зубчатой передачи, а в браузере модели появится новый элемент «Цилиндрическое зубчатое зацепление».
Важно! Созданные компоненты передачи представляют из себя обычные детали, не связанные сборочными зависимостями с остальными элементами сборки.
Чтобы отредактировать параметры элементов передачи необходимо кликнуть правой кнопкой мыши на зацеплении в браузере и в контекстном меню выбрать «Редактировать с помощью генератора».
Расчет цилиндрического зубчатого зацепления
- Щелкните на ленте вкладку "Модель" панель "Привод" Цилиндрическое зубчатое зацепление .
- На вкладке "Модель" выберите тип зубчатых колес, которые требуется вставить (компонент, элемент).
- Укажите все параметры зубчатого колеса. В раскрывающемся списке выберите соответствующий параметр "Выбор модели" и введите значения. Значения и единицы измерения можно изменять непосредственно в полях редактирования.
Прим.: В правой нижней части вкладки "Модель" нажмите "Дополнительные параметры", чтобы открыть область "Дополнительные параметры", где можно выбрать другие параметры для расчета.
Проектирование эвольвентной зубчатой передачи в Autodesk inventor.
Для того чтобы спроектировать и рассчитать зубчатую передачу в инвенторе необходимо открыть и сохранить файл сборки(файл расширения iam). В файле для создания обычной детали Вы не найдете мастера проектирования зубчатых колес.
После открытия файла сборки выбираем вкладку проектирование и нажимаем на иконку цилиндрическое зубчатое зацепление.
Autodesk inventor откроет окно генератора компонентов цилиндрического зубчатого зацепления.В этом окне указываются все необходимые параметры зубчатой передачи.
Хочу обратить ваше внимание на то что во вкладке выбора модели мы должны выбрать тот пункт, параметры эвольвентного зацепления которого нам неизвестны. Если, например, нам неизвестно межосевое расстояние, то выбираем именно его, если неизвестен модуль или количество зубьев, то выбираем соответствующие пункты. Autodesk inventor будет рассчитывать неизвестный параметр с учетом указанных Вами параметров зубчатой передачи.
Если модуль, количество зубьев и межосевое расстояние нам известны, то выберем пункт общий коэффициент смещения. Укажем передаточное отношение, модуль, количество зубьеви межосевое расстояние.
Во вкладке выбора коэффициента смещения выберем обратно пропорционально, для того чтобы зубчатые колеса имели одинаковый коэффициент смещения.
Также выбираем угол наклона зубьев. Если шестерня прямозубая, то угол наклона равен нулю градусов. Угол профиля оставляем 20 градусов.
Указываем ширину зубчатого венца для шестерни и зубчатого колеса соответственно.
После указания всех параметров нажимаем рассчитать. Если подрезания зубьев не происходит, то в нижнем окне все надписи будут синего цвета. Если возникнут ошибки, то необходимо скорректировать указанные параметры для построения зубчатых колес.
После нажатия ОК и выхода из генератора компонентов цилиндрического зубчатого зацепления Autodesk inventor построит пару зубчатых колес с указанными ранее параметрами.
Если необходимо поменять параметры и перестроить пару, кликнем правой кнопкой мыши и в контекстном меню выберем редактировать с помощью мастера проектирования.
Теперь посмотрим на то, какую геометрию колес выдал нам инвентор. Сделав приближение мы видим пересечения зубчатых колес. В нашей реальности такое не допустимо.
Такая геометрия не соответствует действительности, это вовсе не эвольвента, а всего лишь дуги. Таким образом Autodesk inventor упрощает визуализацию, чтобы снизить нагрузку на Ваш компьютер.Если нет необходимости в точной 3D геометрии шестерен, то вы можете оставить и такие(для построения чертежа может сгодиться)
Но все это не означает, что в инвенторе нельзя построить шестерню с правильным профилем зубьев.
Если параметры зубчатой передачи верны и нас устроили, то можно построить колеса с точным профилем.
Кликнув правой кнопкой на одном из колес, вызовем контекстное меню. В нем выберем экспортировать профиль зуба.
В появившемся окне экспорта профиля зуба выберем шестерню или зубчатое колесо. Ползунок допуска укажем на максимальное положение.
Получаем вот такой кругляк заготовку с нарисованным эскизом для выреза зуба для соответствующей шестерни или зубчатого колеса.
Достроим нашу шестерню. Заранее укажем две фаски с торцов будущих зубьев.
Произведем выдавливание эскиза.
Обратим внимание на точность построения эвольвенты.
Скроем видимость эскиза.
Выполним круговой массив выреза зуба, указав точное количество зубьев нашей шестерни.
Для достоверности создадим и нарисуем на торце эскиз для отверстия и шпоночного паза.
Выдавим эскиз и добавим пару фасок для отверстия.
В итоге мы получаем эвольвентную цилиндрическую шестерню с правильно выполненным эвольвентным профилем. Этой точности модели должно хватить для вырезания шестерни на координатных станках.
Заключение
Точность построения профиля зуба для зубчатого зацепления в Inventor достаточна (и даже избыточна) для изготовления зубчатых колес на фрезерных, электроэрозионных или станках лазерной резки. По ГОСТ 1643-81 данная точность построения соответствует 5 степени точности зубчатых передач и ниже (чем выше степень, тем ниже точность). Следует также понимать, что изготовление фрезерованием либо электроэрозией используется вплоть до 9 степени точности, поэтому мы имеем очень большой запас по точности построения модели.
С остальными приёмами работы в Inventor можно ознакомиться на странице.
Если вы получили ответ на свой вопрос и хотите поддержать проект материально - внизу страницы для этого есть специальная форма.
Результаты
Чтобы отобразить область результатов в правой части вкладок "Модель" и "Расчет", дважды щелкните двойную линию справа или нажмите угловую скобку.
В области отображаются вычисленные значения и результаты проверки прочности. Значения вычисляются при нажатии кнопки "Рассчитать".
Единицы измерения значений результатов можно изменить. Дважды щелкните заданное значение, которое требуется изменить.
Прим.: В области "" отображаются результаты расчета соответствующих размеров соединений цилиндрического зубчатого зацепления. Для получения информации о формулах расчета, используемых при проектировании соединения зубчатых колес, см. «Блокнот инженера».
Следующие выходные параметры отображаются на панели результатов.
- Исправленный предел выносливости ( σ e )
- Фиктивное усредненное напряжение (S e / Ψ ) ( σ F )
- Среднее усталостное напряжение соединения ( σ M )
- Амплитуда усталостного напряжения соединения ( σ A )
- Среднее напряжение цикла соединения ( σ m )
- Амплитуда напряжения цикла ( σ a )
- Расчетный запас прочности (n c )
Построение эвольвентного зубчатого колеса в Autodesk inventor.
Построение эвольвентной цилиндрической шестерни в Autodesk inventor. Для построения зубчатых колес в инвенторе существует специальный мастер проектирования эвольвентный цилиндрических зубчатых колес, поэтому вычерчивать эвольвентные шестерни самостоятельно совсем не обязательно.
Вставка двух зубчатых колес
Генератор цилиндрических зубчатых зацеплений позволяет вставить до двух зубчатых колес за один раз.
на вкладке "Расчет" можно выполнить расчет и проверку прочности. Расчет выполняется по нажатию кнопки "Рассчитать".
Графический просмотр
При указании места вставки цилиндрического зубчатого зацепления выберите цилиндрическую грань и начальную плоскость. В окне Autodesk Inventor отображается предварительное изображение выбранного цилиндрического зубчатого зацепления. Предварительное изображение изменяется в зависимости от изменений, выполненных в генераторе цилиндрических зубчатых зацеплений.
(Подробности)
Отображение дополнительных параметров проектирования цилиндрических зубчатых зацеплений. Для того чтобы отобразить область "Дополнительные параметры", в правой нижней части вкладки "Модель" нажмите "Дополнительные параметры".
Передаточное отношение
Расчет количества зубьев второго зубчатого колеса с учетом передаточного отношения.
Количество зубьев
Расчет передаточного отношения с учетом количества зубьев.
Тип размера
Модуль
Расчет диаметрального шага. Обычно данный параметр используется с метрическими единицами.
Диаметральный шаг
Расчет модуля. Обычно данный параметр используется с британскими единицами.
Достижение межосевого расстояния
Данные параметры доступны, если в раскрывающемся списке в области "Общее" выбраны параметры "Модуль" и "Количество зубьев".
Поправка зубьев
Расчет суммарного коэффициента смещения исходя из межосевого расстояния и всех остальных исходных параметров.
Угол наклона зуба
Расчет угла наклона зуба исходя из межосевого расстояния и других исходных параметров. Рекомендуется заменить действительное рассчитанное значение целочисленным значением.
Параметры исходного контура
Установите флажок "Зубчатое колесо 2", чтобы ввести значение для этого зубчатого колеса.
Построение модели эвольвентного цилиндрического зубчатого колеса в Autodesk inventor видео.
Проектирование эвольвентной шестерни цилиндрического зубчатого колеса в Autodesk inventor.
За последние несколько недель один самых популярных вопросов ко мне: - насколько корректно строится профиль зуба в цилиндрическом зубчатом зацеплении в Inventor? Чтобы не плодить ответы и закрыть тему, пишу этот пост.
Эта тема неоднократно обсуждалась на форуме Autodesk Discussion Groups, например здесь, а в блоге "Inventor по-русски" есть видеоурок.
- Построим колесо и шестерню с помощью мастера проектирования. Чтобы не лезть в дебри, строим с параметрами по-умолчанию.
- Получаем модель колеса и шестерни. Смотрим на профиль - эвольвентой там и не пахнет. Конечно, ведь мы имеем дело с упрощенной геометрией профиля зуба, полученной аппроксимацией эвольвенты тремя дугами. Это сделано для "облегчения" модели и ускорения ее обработки системой
- Но нам нужно получить точный профиль зуба. В контекстном меню шестерни выбираем команду "Экспортировать профиль зуба". И вот он искомый слайдер, позволяющий регулировать точность экспорта профиля зуба (от 2 мкм до 20 мкм)
- Получаем профиль зуба. Тут уже явно не три дуги
- Строим обычными средствами Inventor модель колеса.
- Теперь можно сравнить две модели. Разница очевидна.
Отвечая на попутный вопрос: "Можно ли отдать модель шестерни на станок и получить рабочую деталь?", обратимся к справочнику машиностроителя. Там написано, что фрезерный станок типа С (особо точный станок) имеет допустимое отклонение 1,6 мкм на длине 200 мм, а электроэрозионный станок обеспечивает геометрические размеры с точностью до 3 мкм с глубиной измененного слоя до 2 мкм. Напомню, что Inventor строит профиль с максимальной точностью 2 мкм. Т.е. можно и нужно. В том же справочнике написано, что такая точность обеспечивается шлифовкой, шевингованием и хонинговкой.
Вставка одного зубчатого колеса с внутренним зацеплением
- Щелкните на ленте вкладку "Модель" панель "Привод" Цилиндрическое зубчатое зацепление .
- В генераторе компонентов цилиндрических зубчатых зацеплений перейдите на вкладку "Модель"
- Введите значения для раздела "Общее".
- Установите флажок "Внутренние" в области "Общее".
- В области зубчатого колеса 1 в списке выберите параметр "Компонент".
- Введите число зубьев для зубчатого колеса 1.
- В области зубчатого колеса 2 в списке выберите параметр "Компонент".
- Введите число зубьев для зубчатого колеса 2.
Прим.: По умолчанию у зубчатого колеса 2 большее количество зубьев. Поэтому оно является "ведущим" по расчету. Если изменить значения и вставить большее количество зубьев для зубчатого колеса 1, оно будет считаться ведущим.
- Не требуется выбирать/указывать грани или плоскости в сборке Autodesk Inventor .
Прим.: Во время редактирования невозможно изменить ведущее зубчатое колесо. Можно изменить количество зубьев, но ведущее зубчатое колесо останется прежним.
Вставка одного зубчатого колеса
На вкладке "Расчет" можно выполнить расчет и проверку прочности. Расчет выполняется по нажатию кнопки "Рассчитать".
Разработка группы зубчатых колес на основе известных параметров
Используйте команду "Генератор зубчатых цилиндрических колес", чтобы вставить модель зубчатого колеса в сборку. Данные параметры и настройки используются в тех случаях, когда известны все параметры, и требуется вставить только модель, без выполнения расчетов или перерасчетов значений.
С помощью этих настроек можно вставить одно или два зубчатых колеса.
Заключение
В Autodesk Inventor очень легко проектировать зубчатые колеса с помощью специальных генераторов. Если пользователь сомневается в правильности расчетов и хочет перепроверить вычисления, то используемые системой формулы можно найти в «Блокноте инженера».
Автор:
Зубчатое колесо 1, зубчатое колесо 2
Задание типа зубчатого колеса (компонент, элемент, без модели) и его положение.
Существует три метода вставки цилиндрического зубчатого зацепления. Команды, отвечающие за размещение, активируются в полях "Зубчатое колесо 1" и "Зубчатое колесо 2" в зависимости от выбора.
- "Компонент" - создание компонента.
- "Элемент" - создание элемента.
- "Без модели" – вставка только расчета.
Цилиндрическая грань
Выбор цилиндрической грани.
Начальная плоскость
Выбор плоской грани или рабочей плоскости.
Для изменения ориентации плоской грани или рабочей плоскости нажмите кнопку "Обратить".
Количество зубьев
Количество зубьев в колесе.
Недоступно, если в раскрывающемся меню "Выбор модели" выбраны параметры "Модуль и количество зубьев" или "Количество зубьев". Если параметр недоступен, рассчитайте число зубьев на базе других параметров.
Ширина зубчатого венца
Ширина зубчатого венца - это размерная ширина заготовки для зубчатого колеса. Значение может превышать эффективную ширину зубчатого венца, как в случае шевронного зубчатого колеса, где общая ширина венца включает все расстояние, отделяющее правосторонние и левосторонние зубья зубчатого колеса.
Читайте также: