1. Выполнение чертежей цилиндрических зубчатых колес

Основным параметром цилиндрического зубчатого колеса является делительная окружностью. Диаметр делительной окружности обозначается буквой d и называется делительным. (Термины, определения и обозначения цилиндрических зубчатых колес устанавливает ГОСТ 16531-83). По делительной окружности откладывается окружной шаг зубьев, обозначаемыйp и представляющий собой расстояние по дуге делительной окружности между соседними зубьями зубчатого колеса (рис. 1). Отрезки делят делительную окружность на столько частей, сколько зубьев имеет зубчатое колесо. Число зубьев обозначается буквойz . Делительный диаметр для зубчатого колеса всегда один. По делительной окружности измеряют окружную толщину зуба и окружную ширину впадин.

Делительная окружность делит высоту зуба h на две неравные части – головку зуба высотойh a и ножку высотойh f .

Зубчатый венец ограничивается окружностью вершин зубьев диметром d a и окружностью впадин диаметромd f .

Основным расчетным параметром зубчатых колёс является модуль . Через него выражаются все остальные параметры. Для прямозубых цилиндрических зубчатых колёс модульm равен отношению диаметра делительной окружностиd к числу зубьевz или отношение окружного шага к числу.

m = d / z = p /

Иными словами, модуль – это длина дуги делительной окружности, приходящаяся на один зуб колеса. Для унификации зубчатых колес в промышленных масштабах для изготовления зубчатых колес применяют

стандартные значения модулей, которые установлены ГОСТ 9563-60. Некоторые значения стандартного модуля приведены в таблице. Значения из первого ряда предпочитаются второму, второй ряд значений модуля приводится для расширения ассортимента изготавливаемых зубчатых колес и применяется в тех случаях, когда по техническим, конструктивным или иным причинам невозможно изготовить зубчатое колесо со значением модуля из первого ряда.

Модуль зацепления - m, (мм)

Прежде чем выполнить чертеж зубчатого колеса или его твердотельную модель, необходимо выполнить расчеты геометрических параметров и определить размеры всех частей зубчатого колеса. Обычно сначала рассчитывают делительный диаметр и межосевое значение передачи, число зубьев, а затем назначают размеры всех остальных частей, которые уточняются при выполнении проверочных расчетов.

ГОСТ 2.403-75 устанавливает правила выполнения рабочих чертежей зубчатых колес. Как правило, учебные чертежи выполняются с допустимыми упрощениями, относительно рабочих чертежей, разрабатываемых в промышленности. На учебных чертежах не наносятся допуски размеров, требования к прочности и точности и детали и т. д. При выполнении чертежей зубчатых колес также следует руководствоваться требованиями ГОСТ 2. 402

На рис. 2 представлен пример выполнения учебного чертежа зубчатого колеса, выполняемого студентами в процессе изучения дисциплины «Инженерная графика».

В соответствии с этими правилами в правом верхнем углу формата должна выполняться таблица параметров, размеры которой показаны на рисунке. Таблица параметров состоит из трех частей, которые должны быть отделены друг от друга сплошными основными линиями. Первая часть таблицы содержит основные параметры необходимые для изготовления зубчатого венца колеса, вторая – данные для контроля размеров зуба и третья

– справочные данные.

На учебных чертежах обычно размещают некоторые данные из первой и третьей части таблицы.

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЯ по теме «Зубчатые передачи»

варианта

Т

зубьев - z

обода - В

ступицы - l

ступицы-D

отв. - d

ль - т

отв. - d

Z

L

D

диска-с

ния-D 1

Детали, насаживаемые на вал и предназначенные для передачи вращательного движения от одного вала к другому, имеют общие конструктивные элементы, к которым относятся ступицы, диски, спицы, обод и т. д. (рис. 3).

3 – венец (верхняя часть обода с зубьями)

4 – посадочное отверстие 5 - диск 6 – ступица

7 – отверстия в диске 8 – шпоночный паз

Обод – наружная рабочая часть шкива, зубчатого колеса, звездочки. Может иметь различные конструктивные исполнения. На деталях зубчатых передач на наружной поверхности обода нарезают зубья, наружную поверхность шкивов плоскоременной передачи выполняют выпуклой, на наружной поверхности шкива для клиноременной передачи выполняют радиальные канавки для клиновых ремней и т. д.

Венец – часть обода зубчатых колес и звездочек, на котором нарезаны зубья.

Диск – часть зубчатого колеса, шкива, звездочки, при помощи которого обод соединяется со ступицей. Диск в деталях простой конструкции и малых размеров выполняется как единое целое вместе с ободом и ступицей. Для облегчения веса тяжелых деталей в диске могут выполняться отверстия (отв .7 на рис.3) , сам диск может быть выполнен в виде спиц, как например, на велосипедном колесе, в сварных зубчатых колесах больших размеров к дискам привариваются ребра для увеличения жесткости колеса.

Посадочное отверстие – центральное отверстие в ступице вращающейся детали, которым деталь надевается на вал. Выполняется по точным размерам и может иметь различные формы. Это зависит от вида соединения колеса с валом. В посадочном отверстии могут выполняться различные отверстия и пазы, для предотвращения проворота насаживаемой детали относительно вала. Чаще всего для этой цели выполняют шпоночный паз.

Ступица – центральная часть вращающейся детали вместе с посадочным отверстием. Размеры ступицы выбирают в зависимости от размеров посадочного отверстия. В общем случае наружный диаметр ступицы должен больше диаметра посадочного отверстия в 1,5 раза, длина ступицы приблизительно должна быть равна диаметру отверстия. В отдельных случаях для тяжелонагруженных и ответственных деталей выбранные размеры ступиц проверяются расчетами.

Шпоночный паз – углубление в отверстии или на валу для закладывания в это углубление детали, называемой шпонкой.

Шпонка - крепежная деталь призматической или цилиндрической формы, вставляемая в пазы двух деталей и предотвращающая их относительный поворот или сдвиг. Шпоночное соединение – один из видов соединений вала с втулкой с использованием дополнительного конструктивного элемента (шпонки), предназначенной для предотвращения их взаимного поворота.

Последовательность выполнения чертежа зубчатого колеса

диаметр делительной окружности d равен:

z - число зубьев колесаm - модуль

Диаметр выступов

dвыст = m (Z + 2);

Диаметр впадин

dвп = m (Z – 2,5).

2. Все остальные размеры даны в таблицах

3. Чертеж выполнять в масштабах 1:1, 1:2 или 2:1 в зависимости от величины изображения зубчатого колеса

4. На ф. А4 выполнить чертеж колеса по примеру на рис. 2: на месте главного вида выполнить разрез, справа на продолжении оси вращения

выполнить вынесенное сечение, показывающее контур отв. вместе с размерами шпоночного паза

5. Размеры шпоночного паза выбрать из справочных таблиц призматических шпонок, в зависимости от диаметра отв. колеса из любого учебника по инженерной графике. В качестве справочного пособия можно взять методичку «Конструктивные элементы деталей», стр. 44, табл. П1. (Автор методички Кициева В.Д. Библиотечный шифр 74/М85. Данные по шпонкам есть также в «Техническом черчении» Новичихиной и т. д.)

6. В основной надписи записать условное обозначение материала. Примеры условного обозначения материала есть в вышеуказанном учебнике, также можно взять методичку «Инженерная графика. Чертежи деталей, сборочные чертежи» (Автор методички Кициева В.Д. Библиотечный шифр И622. стр. 49-50.)

7. На чертеже зубчатого колеса в обязательном порядке в правом верхнем углу любого формата помещается таблица со справочными данными. Таблицу заполнить, размеры таблицы на чертеже не наносить.

8. Строчки в табл. «исходный контур, степень точности и справ. данные» оставить свободными.

9. Обозначение шероховатости рабочих боковых поверхностей зубьев проставляют на продолжении штрих-пунктирной линии, показывающей делительный диаметр зубчатого колеса. Обозначение шероховатости впадин

и вершин зубьев наносят на линиях, соответствующих окружностям впадин и окружности вершин зубьев.

10. На изображении зубчатого колеса должны быть нанесены размеры: диаметра окружности вершин зубьев, ширины зубчатого венца, фасок на торцевых кромках цилиндра вершин зубьев. Остальные размеры наносят в зависимости от конструкции зубчатого колеса. Значение делительного диаметра указано в таблице, размер диаметра впадин на чертеже не указывают. Расположение делительного диаметра указывают штрих-пунктирной линией. Высоту зуба на разрезе показывают незаштрихованной.

11. Размеры фасок выполнить шириной от 1 до 2 мм, радиусы скруглений от 3 до 5 мм. Фаски выполнить под углом 45 градусов.

варианта

зубьев - z

обода - В

ступицы - l

углубления-D

отв. - d

варианта

зубьев - z

ступицы - l

ступицы-D

Для полного анализа представленного чертежа, необходимо дополнительные сведения по условиям работы всего зубчатого соединения. При рассмотрении должно приниматься во внимание параметры сопряженного зубчатого колеса и вала, на который устанавливается представленная шестерня.
Как правило, одно ошибочно принятое решение может обусловить появление ряд ошибок. В связи с тем, что объяснение причины ошибки непосредственно в указанном пункте соответствующего номера не всегда возможно, ошибку следует принять как факт, в дальнейшем (в последующих пунктах) будет дано разъяснение ошибочного решения послужившего появлению ошибки.
Все ошибки по возможности были представлены в порядке их возникновения и группировались по общим признакам (ошибки оформления, ошибки конструирования и ошибки связанные технологичностью изготовления), но в ряде случаях может присутствовать ситуация повторного обращения к указанным ошибкам.
Основные ошибки представленного чертежа “Шестерня”.

1. Ошибочно выбран формат для создания чертежа.
2. Заявленный масштаб чертежа (1:2) в основной надписи не соответствует масштабу построения изображения на самом чертеже.
3. Ошибка оформления чертежа, обусловившая ошибку при выборе формата Выполнение конструкторского документа оговаривается ЕСКД. ГОСТ 2.403 “Правила выполнения чертежей цилиндрических зубчатых колес”.
4. Место расположения и размеры таблицы параметров оговаривает ГОСТ 2.403 п.4 ”На чертеже ….должна быть помещена таблица … (черт.2).
5. Оформление таблицы параметров и ее заполнение оговаривает ГОСТ 2.403 п. 5…10.
6. Последовательность пунктов технических требований оговаривает ГОСТ 2.316 п. 13.
7. На изображении отсутствуют размеры, на которые дается ссылка в технических требованиях.
8. В технических требованиях делается указание о требованиях к термической обработке детали. Заявленный материал (Сталь 30ХГСА ГОСТ 4543-71) имеет указанную твердость, по состоянию поставки и последующей термообработке деталь предположительно не подвергалась.
9. Несоответствие размеров!!! Номинальный размер делительного диаметра, приведенный в таблице параметров больнее номинального размера диаметра вершин зубьев.
10. На чертеже отсутствуют предельные отклонения размеров, что создает неопределенность. Предельные отклонения размеров указанные в технических требованиях относятся к средней точности изготовления, в то время как точность изготовления шестерни в таблице параметров заявлена высокой.
11. Назначена переходная посадка в системе вала, что является технологически довольно затратным и не обоснованным.
12. Модуль выбирается из предпочтительного ряда.
13. Отсутствуют параметры бокового зазора, кинематической точности, плавности работы и показатели контакта зубьев.
14. Отсутствуют предельные отклонения форм и расположения поверхностей. Допуск радиального биения для ограничения возможного дисбаланса, допуск торцевого биения, отсутствие которого приводит к погрешности при обработке и при последующей установке в механизме, допуск параллельности торцев.
15. Отсутствует шпоночный паз, обеспечивающий фиксацию соединения и положение шестерни на валу. Соответственно отсутствуют и допуски его расположения.
16. Шероховатость профиля зубьев выбирается по наивысшей степени точности (в данном случае ориентировочно составит Ra0,8… Ra1,8).
17. Шероховатость посадочного отверстия при посадке Н7 в системе отверстия составит Ra1,6.
18. Неоправданно завышена шероховатость прочих поверхностей, не оказывающих влияние на показатели точности.

Автор статьи: Алексей Горбунов

Здравствуйте уважаемые читатели! На этом уроке посмотрим, как создать зубчатое колесо в Компасе при помощи библиотеки Валы и механические передачи 2d.

Библиотека эта доступна в полной версии Компаса, скачать бесплатно ознакомительную версию можно на официальном сайте компании Аскон.

Я буду выполнять работу в Компас 3dv14.

В качестве примера воспользуюсь чертежом колеса, расположенным в учебнике С. К. Боголюбова, 1985 г., стр. 236.

Основные параметры колеса рассчитаны, задан модуль и число зубьев. Можно приступать к выполнению работы.

Зубчатое колесо в Компасе

1 Создаем документ Чертеж, устанавливаем формат А3, ориентация – горизонтальная.

2 Вызываем библиотеку Валы и механические передачи 2d, нажав на кнопку Менеджер библиотек на стандартной панели. Выбираем вкладку Расчет и построение. Дважды щелкаем по нужной библиотеке.

3 Дважды нажимаем на команду Построение модели.

4 В окне нажимаем Создание новой модели, строить будем в разрезе.

5 Фиксируем первую точку изображения и приступаем к построению чертежа зубчатого колеса.

5.1 Для начала построим выступающую часть ступицы. Во внешнем контуре выбираем Цилиндрическую ступень.

Задаем ее размеры: диаметр 70 мм, длина – 5 мм.

Нажимаем кнопку Ок (зеленая стрелочка).

5.2 Т. К. вычерчивать будем прямозубое зубчатое колесо, то во вкладке Элементы механических передач, выбираем Цилиндрическую шестерню.

5.2 Задаем фаски справа и слева по 1,6 мм и запускаем расчет по межосевому расстоянию.

5.3 В окошко вводим значения параметров передачи, рассчитываем межосевое расстояние. Переходим на вторую страницу.

5.4 Нажимаем на кнопку Расчет, дожидаемся появления результатов проверки внесенных данных системой, и, если все в норме, нажимаем кнопку Закончить расчеты.

5.5 Выбираем шестерню или колесо (в данном случае без разницы). Жмем Ок.

5.6 Дочерчиваем часть ступицы.

5.7 Оформляем внутренний контур колеса. Выбираем внутреннюю цилиндрическую ступень, делаем в ней фаски 2*45º

5.8 Выбираем дополнительные построения и строим шпоночный паз, размеры его определяются автоматически.

5.9 Возвращаемся к внешнему контуру и создаем кольцевые пазы и отверстия (дополнительные построения).

Таблица параметров. Помимо изображения детали с разрезами, необходимыми размерами, предельными отклонениями размеров, параметрами шероховатости и других сведений в правом верхнем углу поля чертежа приводят таблицу параметров зубчатого венца или витков червяка.

Таблица параметров состоит из трех частей, отделенных друг от друга сплошными основными линиями. В первой части таблицы приводят данные для нарезания зубьев колес или витков червяка, во второй – данные для контроля (в учебных проектах эту часть можно не заполнять при отсутствии данных из ), в третьей – справочные данные.

Цилиндрические зубчатые колеса

Размеры и предельные отклонения. На чертежах цилиндрических зубчатых колес (рис. 4.16) кроме прочих размеров указы­вают диаметры: d а – вершин зубьев, d – отверстия, d ст – ступицы.

На чертеже колеса с цилиндрическим отверстием и шпоночным пазом задают размер d + t 2 (рис. 4.17, а), который принимают по приложению 12. На ширину шпоночного паза чаще всего задают поле допуска J s 9. На чертеже колеса с коническим отверстием задают размер d + t ` 2 (рис. 4.17, б), который вычисляют по формуле:

d + t ` 2 = d ср + t 2 – 0,0225l.

Рис. 4.16. Чертеж цилиндрического зубчатого колеса

На глубину шпоночного паза (размер d + t 2 на рис. 4.17, а) задают предельные отклонения при сечении шпонки до 6 х 6 мм: + 0,1 мм; от 6 х 6 до 32 х 18: +0,2 мм.

Допуски формы и допуски расположения поверхностей. На рис. 4.18, а – г показаны несколько зубчатых колес и условные обозначения баз и допусков формы и расположения поверхностей. В соответствии с позициями на этом рисунке в табл. 4.10 даны указания по определению допусков. Назначение каждого из допусков:

Рис. 4.17. Отверстия и шпоночные пазы колес

· допуск цилиндричности посадочной поверхности (поз. 1) назначают, чтобы ограничить концентрацию контактных давлений;

· допуск перпендикулярности торца ступицы (поз. 2) задают, чтобы создать точную базу для подшипника качения, уменьшить перекос его колец и искажение геометрической формы дорожки качения внутреннего кольца;

· допуск параллельности торцов ступицы узких колес (поз. 3) задают по тем же соображениям, как и допуск перпендикулярности торца ступицы (поз. 2).

Если торцы ступиц не участвуют в базировании подшипников, то допуски по поз. 2 и 3 не назначают.

Рис. 4.18. Обозначения баз, допусков формы и расположенияповерхностей

для цилиндрических колес приводят: модуль (m), число зубьев (z), угол наклона (), направление линии зуба – правое, левое, шевронное; нормальный исходный контур со ссылкой на ГОСТ 13755 – 81; коэффициент смещения x; степень точности, вид сопряжения и обозначение стандарта на нормы точ­ности – ГОСТ 1643 – 81.

Таблица 4.10 Значения допусков формы и расположения поверхностей колеса

Позиция на рис. 4.18
	Допуск цилиндричности 0,5t, где t – допуск размера поверхности
	Допуск перпендикулярности на d ст (по табл. 4.8) при l / d 0,7. Степень точности допуска при базировании подшипников: шариковых – 7; роликовых – 6
	Допуск параллельности на d ст при l / d < 0,7 (по табл. 4.8). Степень точности допуска при базировании подшипников: шариковых – 7; роликовых – 6
	Допуск параллельности 0,5 t шп; допуск симметричности2 t шп, где t шп – допуск ширины шпоночного паза

Во второй части таблицы – одну-две строки оставляют свободными.

В третьей части таблицы приводят делительный диаметр (d) и обозначение чертежа сопряженного колеса.

Конические зубчатые колеса

На чертежах конических зубчатых колес, кроме размеров, определяющих форму и габариты детали, приводят размеры венца (рис. 4.19): внешние диаметры (d ae и d ae ‘); угол ( а) конуса вершин зубьев; угол () делительного конуса; угол (90° – ) внешнего дополнительного конуса.

Допуски формы и допуски расположения поверхностей конических колес определяют так же, как для цилиндрических (табл. 4.10).

В первой части таблицы параметров для конических колес приводят:

· модуль (m е) внешний окружной для прямозубого колеса;

· число зубьев (z); тип зуба («Прямой»);

· осевую форму (I, II или III) зуба по ГОСТ 19325 – 73; исходный контур со ссылкой на ГОСТ 13754 – 81 для колес с прямыми зубьями;

· коэффициент смещения с соответствующим знаком: внешний окружной (х е) ; угол делительного конуса (); степень точности, вид сопряжения и обозначение стандарта на нормы точности ГОСТ 1758 – 81. На рис. 4.19 указан тип зуба круговой.

Во второй части таблицы – одну-две строки оставляют свободной.

В третьей части таблицы приводят: межосевой угол передачи (); модуль (m m) средний окружной для колеса с прямыми зубьями; внешнее (R е ) и среднее (R) конусные расстояния; средний делительный диаметр (d); угол ( i) конуса впадин; внешнюю высоту (h е) зуба; обозначение чертежа сопряженного колеса.

4.19. Чертеж конического зубчатого колеса

Геометрические параметры определяют по ГОСТ 19624 – 74 для прямозубых конических колес. При проектном расчете конической зубчатой передачи определены основные параметры колес: числа (z 1 и z 2) зубьев шестерни и колеса, внешний окружной модуль (m е) для прямозубых колес. Рассмотрим порядок расчета геометрических параметров конических колес (необходимых для оформления рабочего чертежа конического колеса) со стандартным исходным контуром для прямозубых колес (расчетные зависимости для колес с осевой формой II и III см. ГОСТ 19326 – 73).