AutoCAD Mechanical - Konstruowanie przekładni zębatych i pasowych. Radosław JABŁOŃSKI Wydział Mechaniczny Technologiczny Politechnika Śląska, Gliwice

Transkrypt

1 AutoCAD Mechanical - Konstruowanie przekładni zębatych i pasowych Radosław JABŁOŃSKI Wydział Mechaniczny Technologiczny Politechnika Śląska, Gliwice Streszczenie: W artykule opisano funkcje wspomagające tworzenie przekładni zębatych i narzędzia wspomagające konstruowanie przekładni pasowych. Narzędzia opisano wraz z przykładami stosowania oraz opisem funkcji niezbędnych do ich zastosowania. Artykuł ma na celu ułatwienie pracy z narzędziami do generowania kół zębatych, a także funkcji AMCHAINDRAW, AMCHAINLENGTHCAL, AMSPROCKET. Słowa kluczowe: przekładnia zębata, przekładnia pasowa, pas. 1. WPROWADZENIE Program AutoCAD Mechanical zawiera narzędzia do wspomagania procesu konstruowania przekładni zębatych i pasowych. Jedną z głównych funkcji generatora wałków zaimplementowanego w programie jest generator kół zębatych który na podstawie zadanych danych tworzy zarys koła zębatego. AutoCAD Mechanical wyposażony jest także w rozbudowane narzędzia do konstruowania przekładni pasowych i zębatych. Wbudowane funkcje wykonują obliczenia długości pasów w oparciu o istniejącą geometrię. W oknie dialogowym są wyświetlane dostępne graficzne reprezentacje pasów oraz kół pasowych. Biblioteka elementów pomaga w zapisywaniu i przywoływaniu odpowiednich komponentów.

2 2. Opis narzędzi 2.1 Generator kół zębatych Lokalizacja Generator wałków, koło zębate Procedura Aby uaktywnić funkcję generatora należy otworzyć panel Generatora wałków i wybraćć Koło zębate. Rys. 1 Panel Generatora wałków Wybrana funkcja wyświetli okno dialogowe, służące do wprowadzenia danych potrzebnych do wygenerowania koła zębatego zgodnego z normami DIN lub ANSI.

3 Rys. 2 Okno Dialogowe zgodne z normą DIN Parametry koła zębatego występujące w oknie dialogowym: Moduł (DIN) - m Stosunek średnicy podziałowej doo ilości zębów. Standardowo, moduł jest określany jako stosunek średnicy podziałowej w milimetrach do ilości zębów. Moduł angielski jest stosunkiem średnicy podziałowejj w calach do ilości zębów. Podział średnicowy (ANSI) - p Wskaźnik liczby zębów do liczbyy cali średnicy koła podziałowego określającyy ilość zębów przypadająca na każdy cal średnicy koła podziałowego. Normalna średnica koła podziałowego odpowiada średnicy podziałowej wyliczonej w normalnej n płaszczyźnie i jest równa średnicy podziałowej podzielonej przez cosinus kąta pochylenia. Liczba zębów - z (DIN) / N (ANSI) Wpisz liczbę zębów. Warunek niepodcinania w standardowym kole o zębach prostych obrazuje poniższe wyrażenie: z >= 2 * hap / (sin(alfa)) 2 Kąt przyporu - alfa (DIN / Phi (ANSI) Kąt między przekrojem pionowymm zęba a promieniem w punkcie nachylenia. Standardowe kąty przyporu są ustalone u w powiązaniu ze standardowymi proporcjami koła do zębów. W większości kół zębatych czołowych stosuje się kąty przyporu o wartości między 20 a 25.

4 Kąt pochylenia - beta (DIN) / Psi (ANSI) Kąt pochylenia linii zębów w kołach o uzębieniu śrubowym tworzony z osią koła na średnicy podziałowej. Zmiana przekroju pionowego lub modyfikacje wysokości głowy zęba Zmiana profilu pionowego pozwoli uniknąć podcinania przez małą liczbę zębów, otrzymać określoną odległość od środka oraz zwiększyć możliwości obciążenia. Jeżeli współczynnik jest dodatni to wysokość głowy zęba jest większa, jeżeli jest ujemny to wysokość głowy zęba jest mniejsza. Wartość standardowa: -0,7 < x < +0,7 Współczynnik wysokości głowy zęba - hap* Odległość pomiędzy podstawową linią odniesienia zębatki a podstawową linią bazową zębatki. (Wartość standardowa hap*=1) hap = ha/mn Współczynnik wysokości stopy zęba - hfp* Odległość pomiędzy podstawową linią odniesienia zębatki a podstawową linią czołową zębatki. (Wartość standardowa hfp*=1.25). Współczynnik luzu - ca* Współczynnik odległości pomiędzy zewnętrzną średnicą pierwszego koła zębatego a średnicą podstawy drugiego koła w parze. (Wartość standardowa ca*="0".25) Współczynnik promienia zaokrąglenia - roa* Współczynnik promienia zaokrąglenia w obcinaku zębatki. (Wartość standardowa ca= 0.25) hfp* - hap* <= >roa* = (hfp* - hap*) / (1-sin(alpha)) hfp* - hap* > roa* = ((1+sin (alfa_n) / cos (alfa_n)) * ((PI / 4) - (hfp* - hap*)* tan (alfa_t)) alfa_n - Kąt przyporu w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku zęba alfa_t - Kąt przyporu w płaszczyźnie promienia Długość Wartość długości (szerokości) koła zębatego. da (DIN)/ do (ANSI) Średnica koła wierzchołkowego. da = dt + 2 * x * mn + 2 * hap * mn da = - dt + 2 * x * mn + 2 * hap * mn dt (DIN)/ D (ANSI) Średnica koła podziałowego. W równoległych kołach zębatych wałka średnicę koła podziałowego można wyznaczyć bezpośrednio z proporcji odległości od środka i liczby zębów. Koło podziałowe to promień równy odległości od osi koła zębatego do punktu nachylenia. dt = z * mn / cos beta

5 df (DIN)/ DR (ANSI) Średnica podstaw: Średnica koła stóp. df = dt + 2 * x * m - 2 * hfp * mn df = - dt + 2 * x * mn - 2 * hfp * mn Koło stóp: Koło nakładające się na lub styczne do koła dna wrębów. hfp Współczynnik średnicy koła dna wrębów hfp* = (ha+ca)mn Po zatwierdzeniu wprowadzonych danych przykładowe koło zębate przedstawia rysunek nr 3. Rys. 3 Przykładowe kołoo zębate 2.2 Generator kół pasowych Lokalizacja Elementy -> Łańcuchy/Pasy Konstrukcja przekładni Mechanical: pasowej opiera się na 3 głównych funkcjach programu AutoCAD AMCHAINDRAW Rysuje połączenia pasów wzdłuż polilinii AMCHAINLENGTHCAL Oblicza wymaganą długość pasa podczas śledzenia ich ścieżki AMSPROCKET Umożliwia wstawienie z biblioteki elementów znormalizowanych widoku z przodu koła pasowego

6 Opis Funkcji AMCHAINDRAW Rys. 4 Okno dialogowe funkcji f AMCHAINDRAW Rysowanie pasów jest kontrolowane za pomocą okna dialogowego rysowania łańcuchów.

7 OPCJE WIERSZA POLECENIA W oknie dialogowym Wybierz pas/łańcuch, należy wybrać opcję Pas lub Łańcuch. Następnie należy wybraćć polilinię i określić punkt początkowy: określ o punkt początkowy dla łańcucha na polilinii, a rozpoczną się obliczenia. W oknie dialogowym Rozmiar wybierz rozmiar standardowy. Rys. 5 Okno wyboru wielkości pasa. W oknie dialogowym Geometria wymagane jest określenie liczby zębów. Rys. 6 Okno geometrii pasa

8 Określ kierunek ogniw [Odwróć/Akceptuj] <Akceptuj>: Określ kierunek ogniw rysowanych wzdłuż polilinii. Określ orientację ogniw [Odwróć/Akceptuj] <Akceptuj>: Określ orientację ogniw niesymetrycznych. DEFINICJE OKNA DIALOGOWEGO W oknie dialogowym Rysowanie łańcuchów możliwe jest wybranie z biblioteki łańcucha lub pasa, który zostanie wstawiony na rysunku. Pas Otwiera okno dialogowe wyboru pasów z biblioteki. Łańcuch Otwiera okno dialogowe wyboru łańcuchów z biblioteki. Wielkość Określa rozmiar standardowego elementu. Liczba ogniw do narysowania Określa liczbę ogniw, które mają być wstawione. Uwagi: Łańcuch jest rysowany wzdłuż polilinii. Dlatego, należy wybrać punkt polilinii. Ten punkt stanie się punktem początkowym łańcucha. Po wstawieniu pierwszego ogniwa łańcucha, pojawi się pytanie, czy położenie łącznika jest prawidłowe. Jeżeli złączenia mają być wstawiane w innym kierunku, należy w odpowiedzi zmienić kierunek. Jeżeli liczba ogniw łańcucha odpowiada długości polilinii, łańcuch zostanie utworzony w całości.

9 AMCHAINLENGTHCALL Oblicza wymaganą długość łańcucha lubb pasa podczas śledzenia ich ścieżki. Rys. 7 Okno dialogowe funkcji f AMCHAINLENGTHCAL Ścieżkę łańcucha lub pasa można określić, definiując styczne łączące wieńce/kołaa łańcuchowe. Następnie należy wybrać łańcuch lub pas z biblioteki zawartości standardowej. Kolejnym krokiem przed rozpoczęciem procesuu obliczeń jest przeprowadzenie automatycznej optymalizacji lub ręczne przemieszczenie jednego lubb wielu wieńców/kół łańcuchowych. Przed rozpoczęciem obliczeń należy określić geometrię kół łańcuchowych/pasowych, definiując styczne wzdłuż kół łańcuchowych/pasowych. Gdy koło łańcuchowe lubb pasowe zostanie wybrane z biblioteki, proces obliczania może zostaćć poprzedzony automatyczną optymalizacjąą lub ręcznym przemieszczeniem jednego lub więcej kół łańcuchowych/pasowych.

10 AMSPROCKET Umożliwia wstawienie z biblioteki elementów znormalizowanych widoku z przodu koła zębatego lub pasowego. Rys. 8 Okno dialogowe funkcji f AMSPROCKET Kreator umożliwia wybórr wstawianego typu wieńca/koła łańcuchowego. Podczas określania liczby zębów system automatycznie obliczy średnicę koła.

11 OPCJE WIERSZA POLECENIA Koło pasowe W oknie dialogowym Wybierz koła zębate i pasowe, należy wybrać typ koła wstawienia. pasowego do Rys. 9 Okno wyboru koła pasowego Określ środek koła: Kliknij punkt, aby określić środek koła. Określ kąt obrotu <0>: Aby określić kąt obrotu, kliknij wewnątrz okna graficznego lub wpisz wartość. W oknie dialogowym Rozmiar koła pasowego, dokonuje się wyboru znormalizowanego rozmiaru koła pasowego.

12 Rys. 10 Okno wyboru wielkości koła pasowego W oknie dialogowym geometrycznych koła. Geometria koła pasowego, dokonuje się wyboru parametrów Rys. 11 Okno geometrii koła pasowego

13 Gotowe koło pasowe przedstawia rysunek nr 12. Rys. 12 Przykładowe koło pasowe 3. WNIOSKI Narzędzia zaimplementowane w programie AutoCAD Mechanical znacząco z przyspieszają i ułatwiają tworzenie przekładni, głównie przekładni pasowych i łańcuchowych, co zwiększa efektywność i konkurencyjność biur projektowo-konstrukcyjnych działającym na rynku. 4. LITERATURA System pomocy programu Autodesk AutoCAD Mechanical 2011