Проектирование зубчатых колес в Autodesk Inventor

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.

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».

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.

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».