1 Анализ механического узла

1. Принцип работы узла

Для прохождения учебной практики был выдан чертеж (рисунок 1) узла, кото-рый состоит из 22 деталей. Каждая деталь выполняет свою функцию при работе этого узла. Данный узел – это двухступенчатый цилиндрический редуктор, который служит для изменения оборотов шпинделя относительно вала. Редуктор работает в двух скоростных режимах. Режим работы изменяется при переключении скользящей зубчатой муфты. Благодаря своей конструкции, редуктор характеризуются плавностью работы. К достоинствам редуктора также можно отнести изменение оборотов ведущего вала относительно ведомого в большом диапазоне. Редукторы применяются в различных сферах, от домашних бытовых приборов (стиральная машинка и т.п.) до военной техники (авиация и т.п.).

Рисунок 1 - Чертеж узла

Данный редуктор работает в двух режимах. Принцип работы в первом режиме заключается в следующем: когда муфта 11 вводится в зацепление с втулкой 19, которая посажена на вал 5 вращение передается на прямую с вала на шпиндель 14, при этом обороты вала и шпинделя будут одинаковы.

Принцип работы во втором режиме: при переключении муфты 11(которая перемещается на шлицах), она входит в зацепление с шестерней 12, при этом вращение передается от вала 5 через шестерню 4 на шестерню 22, которая посажена на промежуточный вал 20. С вала 20 крутящий момент передается на шестерню 12 и приводит в движение шпиндель 14.

2. Назначение деталей в узле

Рассмотрим каждую деталь редуктора, показанную на чертеже (см. рисунок 1), описав назначение и характеристику. Данный узел состоит из:

1. Подшипник шариковый. Предназначен для уменьшения потерь при вращении вала, тем самым повышая КПД механизма. Подшипник состоит из неподвижного кольца, установленного в корпус, внутреннего кольца, закрепленного на валу и комплекта шариков между ними, которые в свою очередь удерживаются на расстоянии друг от друга сепаратором.

2. Крышка корпуса редуктора. Служит опорой подшипников качения, так же для герметизации корпуса редуктора, где находятся смазочный материал.

3. Болт. Скрепляет крышку крышку с корпусом редуктора.

4. Цилиндрическая ведущая шестерня. Служит для передачи крутящего момента от ведущего вала на ведущую шестерню.

5. Ведущий вал. Служит для передачи крутящего момента с шестерни 4 на шестерню 22.

6. Подшипник шариковы

7. Корпус редуктора. Служит основанием для рабочих деталей механизма, обеспечивая их правильное взаимное геометрическое расположение. Защищает детали механизма от воздействия внешней среды. Является резервуаром для смазки, обеспечивающей плавную работу редуктора.

8. Втулка скольжения. Служит для предотвращения осевого смещения вала и шпинделя.

9. Рукоятка переключения диапазонов работы редуктора.

10. Вилка переключения муфты. Служит для изменения оборотов редуктора.

12. Ведомая шестерня. Служит для передачи крутящего момента от промежуточного вала 20 на шпиндель 14.

13. Втулка скольжения на которую посажена ведомая шестерня.

14. Шпиндель.

15. Упорная втулка. Служит для упора подшипников.

16. Подшипник.

17. Винт крепления крышки шпинделя.

18. Крышка шпинделя. Служит его уплотнением и для прижимания подшипника 16.

19. Зубчатая втулка. Одета на ведущий вал со шпонкой и служит для зацепления с муфтой, при переключении которой служит для передачи крутящего момента на шпиндель.

20. Промежуточный вал шестерня. Служит для передачи вращения от ведущей шестерни вала на ведомую шестерню шпинделя.

21. Шпонка. Служит для зацепления шестерни с валом.

22. Ведомая шестерня промежуточного вала.

3. Подробный анализ вала

Вал (рисунок 2) служит основанием для закрепления на нем цилиндрической шестеренки 4, зубчатой втулки 19. В данном узле представлен полый прямой ступенчатый вал, с опорной шейкой под подшипник, на конце имеется углубления для установки втулки, которая обеспечивает соосность вала относитьльно шпинделя. Ступень большего диаметра сделана для установки зубчатой мувты 19. Вал имеет шпоночный паз для установки шпонки, которая передает усилие от вала 5 на зубчатую втулку 19.

На среднюю ступень одевается цилиндрическая шестерня 4, на малую ступень одевается шариковый подшипник 1.

Вал в корпусе фиксируется с помощью подшипников 1 и втулки 19, которая посажена на подшипнике 6. На крайних ступенях вала имеется фаска, которая обеспечивает предварительную взаимную центровку деталей во время сборки.

В зависимости условий работы вал может выполняться из различных сплавов, например, из конструкционной или легированной стали.

Вал является одной из важнейших деталей механизма, так как передает основное усилие механизма – вращение.

Рисунок 2 - Вал

4. Подробный анализ цилиндрической шестерни.

В данном узле представлено цилиндрическая прямозубая шестерня 4 с внутренним отверстием под вал 5. Шестерня устанавливается на вал с натягом.

Шестерня в данной конструкции передает крутящий момент с вала 5 на шестерню 22. Шестерня изготовляется из конструкционной стали, зубья подвергают термической обработки.

Рисунок 3 - Цилиндрическая шестерня

5. Подробный анализ детали «зубчатая втулка»

Данная втулка 19 имеет внутренний диаметр для установки на вал 5, так же имеет внутренний паз под шпонку. Наружный диаметр изготовлен под подшипник 6. На втулке имеется канавка под стопорное кольцо, которое предотвращает перемещение втулки относительно подшипника. В передней части имеется увеличение диаметра, которое служит упором под подшипник 6. На торце втулки имеются прямые зубья для зацепления со скользящей муфтой 11.

Втулка изготавливается из твердосплавной стали.

Втулка служит для передачи крутящего момента от вала к шпинделю.

Рисунок 4 – Зубчатая втулка

4. ПОСТРОЕНИЕ CAD-МОДЕЛЕЙ ДЕТАЛЕЙ

   1. Построение CAD-модели детали вала

Для того, чтобы построить модель вала надо внимательно рассмотреть его строение, выбрать подходящий способ моделирования и приступить к работе. Так как вал имеет цилиндрическое строение и состоит из ступеней, можно использовать два способа построения основы: вращение вокруг оси и выдавливание ступеней.

Для начала, строим основу вала. Применим способ выдавливания. Создаем эскиз круга и выдавливаем его на нужное расстояние. Далее в плоскости уже созданного цилиндра, создаем новый эскиз круга нужного диаметра и снова выдавливаем на нужное расстояние. Затем по чертежу создаем фаску на крайних и центральном цилиндрах. В результате получаем основу вала, представленную на рисунке 5.

Рисунок 5 - Основа вала

На втором этапе делаем шпоночный паз. Для этого необходимо создать новую плоскость, на некотором расстоянии от вала. В этой плоскости рисуем эскиз в форме шпоночного паза. Далее делаем вытянутый вырез на заданное расстояние вглубь вала, с помощью созданного эскиза. На рисунке 6 изображен вал со шпоночным пазом.

Рисунок 6 - Отверстие под шпонку

В результате всех выше перечисленных действий получаем вал. На рисунке 7 представлен вид слева, на рисунке 8 – изометрия вала, также рисунок 9 – вид вала сверху и сечение вала (рисунки 10, 11).

Рисунок 7 – Вид слева вала

Рисунок 8 - Изометрия вала

Рисунок 9 - Вид сверху вала

Рисунок 10 - Сечение вала

Рисунок 11 - Сечение вала под наклоном

2. Построение CAD-модели детали цилиндрическая ведущая шестерня

Изучив чертеж шестерни, можно увидеть, что оно имеет зубья и отверстие для посадки на вал. Для начала необходимо выполнить основу шестерни (рисунок 12). Для этого создаем эскизы окружностей различных диаметров и выдавливаем их на нужное нам расстояние.

Рисунок 12 - Основа зубчатого колеса

Конечно же не забываем применить фаску по краям детали. Затем необходимо создать зубья. Для этого создаем эскиз одной впадины и выдавливаем ее (рисунок 13), затем чтобы получить зубья по всей боковой поверхности (рисунок 14) применяем инструмент круговой массив.

Рисунок 13 - Впадина для создания зубьев

Рисунок 14 - Зубья

Рисунок 15 - Вид сверху шестерни

Рисунок 16 - Изометрия шестерни

Рисунок 17 - Сечение шестерни

Рисунок 18 – Сечение шестерни под наклоном

3. Построение CAD-модели детали «зубчатая втулка»

Для того чтобы построить основу детали, воспользуемся аналогичным валу способом. Создаем очертание втулки в эскизе и применяем инструмент вращение вокруг оси. Результат можно увидеть на рисунке 19.

Рисунок 19 - Основа втулки

Далее создаем отверстия под шпонку. Оно изображено на рисунке 20.

Рисунок 20 – Отверстие под шпонку

Далее создаем зубья для зацепления со

Рисунок 21 – Впадина для создания зубьев

Рисунок 22 – Зубья втулки

Рисунок 23 - Вид слева втулки

Рисунок 24 - Вид сверху втулки

Рисунок 25 - Изометрия втулки

Рисунок 26 - Разрез втулки

Рисунок 27 - Разрез втулки под наклоном

5. ЧЕРТЕЖ ВАЛА

Данный чертеж выполняется по всем правилам инженерной графики. Чертеж вала приведен на рисунке 32.

Рисунок 6 - Чертеж вала