3. Создание модели цилиндрической зубчатой вал-шестерни и расчёт геометрических и прочностных параметров с помощью

Компас SHAFT–2D и GEAR. Пример расчёта.

Для начала откроем МЕНЕДЖЕР БИБЛИОТЕК. Он находится на панели задач (Рис.3.1):

Рис.3.1. Открытие менеджера библиотек.

В нижней части окна программы появляется сам МЕНЕДЖЕР (Рис.3.2):

Рис.3.2. Менеджер библиотек.

Находим папку РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ, а в ней ставим галочку рядом с КОМПАС SHAFT-2D. После этого в менеджере появляется вкладка КОМПАС SHAFT-2D и следующее окно (Рис.3.3):

Рис.3.3. «Меню КОМПАС-SHAFT 2D».

Нажимаем кнопку ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ и появляется окно программы КОМПАС-SHAFT 2D.(Рис.3.4)

Рис.3.4 Окно программы.

Далее нужно нажать на панели управления системы КОМПАC-SHAFT 2D кнопку Новая модель. Откроется окно Выбор типа отрисовки модели (Рис.3.5).

Рис.3.5. Выбор типа отрисовки модели.

Выбираем нужный вариант ОТРИСОВКИ и нажимаем кнопку OK (БЕЗ РАЗРЕЗА) . Окно системы КОМПАС-SHAFT 2D будет свернуто.

Щелчком мыши в поле активного документа КОМПАС указываем точку, которая будет началомотсчета создаваемой локальной системы координат. Главное окно КОМПАС-SHAFT 2D появится на экране.

Далее появится окно программы (рис.3.6), в котором можно начинать

построение и расчет вал-шестерни.

Рис.3.6. Окно построения модели

Построение вала-шестерни осуществляется по ступеням «методом наращивания». Построим первую ступень быстроходного вала, для этого нажимаем на клавишу НОВАЯ СТУПЕНЬ и выбраем соответствующий вариант. В данном случае это ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ СТУПЕНЬ . После выбора ступени появляется её окно параметров (Рис.3.7):

Рис.3.7. Цилиндрическая ступень.

Окно позволяет нам задать нужные параметры, по которым будет построена ступень. Вводим значения длины и диаметра, размеры фасок слева и справа, и радиус галтелей (d₁=28мм, l₁=18мм, ширина фасок – 0.5мм, угол – 45 градусов, и радиусы галтелей – 2мм). После введения этих данных нажимаем OK (зеленая галочка). При этом в дереве модели появился цилиндр (Рис.3.9), а на чертеже первая ступень (Рис.3.9):

Рис.3.8.Меню программы Рис.3.9.Первая ступень вала

На следующей ступени расположена шестерня. Разобьем построение ступени шестерни на три части: первая часть- вал, вторая часть-шестерня и третья часть тоже вал. Построение первой части проделывается аналогично предыдущему (Рис.3.10, Рис.3.11):

Рис.3.10.Меню программы. Рис.3.11. Вал шестерня (Iчасть)

Для построения шестерни нажимаем на кнопку ЭЛЕМЕНТЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ и выбираем нужную нам шестерню, звездочку или червяк. В нашем случае –ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ШЕСТЕРНЯ С ВНЕШНИМИ ЗУБЬЯМИ (Рис.3.12):

Рис.3.12. Выбор передачи.

После выбора шестерни открывается окно комплекса программ (Рис.3.13):

Рис.3.13. Окно комплекса программ.

Расчет шестерни, включает в себя: геометрический расчет, расчет на прочность, расчет на долговечность.

Нажимаем кнопку ЗАПУСКРАСЧЕТА, появляется окно расчетов (Рис.3.14):

Рис.3.14. Окно расчетов передачи.

В этом окне сначала выбираем ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙРАСЧЕТ. Перед нами появляется окноВАРИАНТА РАСЧЁТА (Рис.3.15):

Рис.3.15.Вариант расчёта.

Выбираем ВАРИАНТРАСЧЕТАпоМЕЖОСЕВОМУРАССТОЯНИЮ. За ним появляется окноГЕОМЕТРИЧЕСКОГОРАСЧЕТА, в которое вводятся исходные данные (Рис.3.16):

Рис.3.16. Геометрический расчет.

После этого жмем на вкладку СТРАНИЦА2и нажимаем на кнопкуРАСЧЁТ, при этом загораются остальные кнопки. После произведённого расчёта в окне появляется сообщение (Рис.3.17):

Рис.3.17. Ход расчёта.

Посмотреть РЕЗУЛЬТАТЫРАСЧЁТАможно при помощи кнопкиПРОСМОТР РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЁТА:

Таблица 3.1

Геометрический расчёт цилиндрической зубчатой передачи внешнего зацепления.

Продолжение Таблицы 3.1

Продолжение Таблицы 3.1

Затем закрываем геометрический расчет и у нас появляется возможность РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ. Перед нами появляется окно (Рис.3.18):

Рис.3.18. Расчет на прочность.

Устанавливаем ВАРИАНТ РАСПОЛОЖЕНИЯ ПЕРЕДАЧИ. Программа предлагает выбрать следующие варианты (Рис.3.19):

Рис.3.19. Варианты расположения передач.

Выбираем МАТЕРИАЛ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС. Перед нами открывается таблица с материалами (Рис.3.20):

Рис.3.20. Выбор материала.

Находим требуемый материал как для шестерни, так и для колеса. Таким образом, все данные введены (Рис.3.21):

Рис.3.21. Параметры расчета на прочность.

После чего нажимаем на кнопку РАСЧЁТ и получаем следующую таблицу:

Таблица.3.2

Расчёт на прочность при действии максимальной нагрузки цилиндрической зубчатой передачи внешнего зацепления.

Закрываем окно и выбираем ШЕСТЕРНЮ (Рис.3.22).

Рис.3.22. Выбор объекта построения - шестерни и колеса.

Нажимаем зеленую галочку ОКдля подтверждения и программа строит шестерню и получается чертеж (Рис.3.23):

Рис.3.23.Вал-шестерня (IIчасть).

Все остальные ступени строятся по аналогичному принципу. Достраиваем вал-шестерню и в итоге получаем (рис.3.24):

Рис.3.24.Вал-шестерня в окончательном виде.

Выбираем шпонку, передающую крутящий момент с муфты на вал-шестерню и создаём шпоночный паз, используя функцию ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СТУПЕНЕЙ(Рис.3.25, 3.26):

Рис.3.25.Выбор дополнительных элементов ступеней.

Рис.3.26. Выбор шпонки.

Выделяем ступень, на которой будем устанавливать шпонку. После выбора типа шпонки появляется окно ШПОНОЧНОГО ПАЗА(Рис.3.27):

Рис.3.27.Окно шпоночного паза.

Выбираем необходимые нам параметры, нажимаем ОКи получаем (рис.3.28):

Рис.3.28. Шпоночный паз с размерами.

Далее производим установку подшипников, которые находятся у нас на первой и третей ступенях вала-шестерни. Воспользуемся функцией ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СТУПЕНЕЙ и выбираем вкладкуПОДШИПНИКИ (рис.3.29):

Рис.3.29.Вызов библиотеки подшипников.

Появляется окно с подшипниками, в котором выбираем тип подшипника (рис.3.30):

Рис.3.30.выбор подшипника.

В нашем случае это шариковый радиальный однорядный 305 (ГОСТ 8338-75). После выбора ГОСТа, нажимаем на вкладку Выбор подшипника, и ищем обозначение подшипника соответствующее подшипнику в курсовом проекте. Нажимаем клавишуПРИМЕНИТЬи появляется следующее окно :

Так как внутренний диаметр подшипника больше, программа сама изменяет диаметр модели вала. Нажимаем ОКи подшипник выбран (Рис.3.31):

Рис.3.31. Установленный подшипник.

На той же ступени вала делаем канавку при помощи функции ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СТУПЕНЕЙ. Задаем параметры и нажимаемОКи ступень выглядит так (Рис.3.32):

Рис.3.32. Построение канавки.

Такие действия производим и для 3-ей ступени. В итоге получаем следующий вид (Рис.3.33):

Рис.3.33.Вал-шестерня с подшипниками.

Далее указываем нагрузки: радиальные и осевые нагрузки на первой и третьей ступенях и крутящий момент на шестерне. Выделяем первую ступень, на которой находится подшипник и нажимаем кнопку ПРИЛОЖЕННЫЕ НАГРУЗКИ – выбираемРАДИАЛЬНЫЕ И ОСЕВЫЕ СИЛЫ:

Появляется окно ПРИКЛАДЫВАЕМЫЕ СИЛЫ. В нем указываем радиальные силы. РАССТОЯНИЕ ОТ БАЗОВОГО ТОРЦА выбираем чтобы силы действовали по центру подшипника (Рис.3.34):

Рис.3.34.Прикладываемые силы.

Нажимаем ОКи получаем (рис.3.35, рис.3.36):

Рис.3.35. Радиальные силы. Рис.3.36.Меню программы.

Все те же действия проделываем для третьей ступени (рис. 3.37), но задаем силы, действующие на неё и в итоге получаем (рис.3.38, рис.3.39):

Рис.3.37.Прикладываемые силы на третьей ступени.

Рис.3.38.Меню программы. Рис.3.39. Вал-шестерня с

действующими силами.

Выделяем шестерню в дереве построений и при помощи меню ПРИКЛАДЫВАЕМЫЕ НАГРУЗКИзадаем величину крутящего момента, затемВАРИАНТ ДЕЙСТВИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА иНАПРАВЛЕНИЕ ВРАЩЕНИЯ (рис.3.40):

Рис. 3.40. Задание крутящего момента

Нажимаем ОКи получаем расчетную схему вала-шестерни (рис.3.41):

Рис.3.41.Готовая нагруженная вал-шестерня.

Построение вала-шестерни окончено.