WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 12 |

Работа № Исследование влияния параметров станочного зацепления на геометрию зубчатых колес и зуборезного инструмента и средствами T-FLEX CAD 2D В настоящее время существует множество вариантов изготовления зубчатых колес. В их основу положены два принципиально отличных метода:

- метод копирования, при котором рабочие кромки инструмента по форме соответствуют обрабатываемой поверхности (конгруентны ей, т. е.

заполняют эту поверхность как отливка заполняет форму );

- метод огибания, при котором инструмент и заготовка за счет кинематической цепи станка выполняют два движения - резания и огибания (под огибанием понимается такое относительное движение заготовки и инструмента, которое соответствует станочному зацеплению, т. е. зацеплению инструмента и заготовки с требуемым законом изменения передаточного отношения).

Из вариантов изготовления по способу копирования можно отметить:

- Нарезание зубчатого колеса профилированной дисковой или пальцевой фрезой (проекция режущих кромок которой соответствует конфигурации впадин). При этом методе резание производится в следующем прядке: прорезается впадина первого зуба, затем заготовка с помощью делительного устройства (делительной головки) поворачивается на угловой шаг и прорезается следующая впадина. Операции повторяются пока не будут прорезаны все впадины. Производительность данного способа низкая, точность и качество поверхности невысокие.

- Отливка зубчатого колеса в форму. При этом внутренняя поверхность литейной формы конгруентна наружной поверхности зубчатого колеса. Производительность и точность метода высокая, однако при этом нельзя получить высокой прочности и твердости зубьев.

В связи с этим в промышленности наибольшее применение нашло изготовление зубчатых колес методом огибания. Из вариантов изготовления по способу огибания наибольшее распространение имеют:

- Обработка на зубофрезерных или зубодолбежных станках червячными фрезами или долбяками. Производительность достаточно высокая, точность изготовления и чистота поверхностей средняя. Можно обрабатывать колеса из материалов с невысокой твердостью поверхности.

- Накатка зубьев с помощью специального профилированного инструмента. Обеспечивает высокую производительность и хорошую чистоту поверхности. Применяется для пластичных материалов, обычно на этапах черновой обработки. Недостаток метода образование наклепанного по верхностного слоя, который после окончания обработки изменяет свои размеры.

- Обработка на зубошлифовальных станках дисковыми кругами.

Применяемся как окончательная операция после зубонарезания (или накатки зубьев) и термической обработки. Обеспечивает высокую точность и чистоту поверхности. Применяется для материалов с высокой поверхностной прочностью.

При изготовлении зубчатого колеса по способу огибания (например, нарезанием червячными фрезами или долбяками) профили его зубьев образуются как огибающие к семейству положений профилей зубьев производящего колеса (инструмента). Если производящее колесо имеет зубья с эвольвентными профилями, то на заготовке в результате обработки по этому способу также получают зубья с эвольвентными профилями. При этом производящий контур инструмента (сечение производящего колеса плоскостью, перпендикулярной оси заготовки) – торцевое сечение обрабатываемого колеса образуют плоское эвольвентное зацепление, называемое станочным. Если радиус основной окружности производящего колеса увеличить до бесконечности, то эвольвентное колесо преобразуется в рейку с прямолинейными профилями зубьев. Такие профили зубьев просты и технологичны, позволяют изготовлять инструмент с высокой точностью. Поэтому зуборезный инструмент с реечным производящим контуром получил широкое распространение. Аналогичный инструмент второго порядка применяется и при изготовлении зуборезного инструмента, например долбяков.

Способ огибания позволяет одним и тем же инструментом обрабатывать колеса с различными числами зубьев и разной формой профиля зуба, которая определяется не только геометрией инструмента, но и его расположением относительно заготовки. Для сокращения номенклатуры режущего инструмента стандарт устанавливает нормативный ряд модулей и определенные соотношения между размерами элементов зуба. Эти соотношения определяются:

- для зубчатых колес определяются параметрами исходной рейки через параметры ее нормального сечения - исходный контур;

- для зубчатого инструмента определяются параметрами исходной производящей рейки через параметры ее нормального сечения - исходный производящий контур.

Параметры исходного производящего контура инструмента определяют по параметрам стандартного исходного контура ГОСТ 13755-(рис. 4.1). Производящий контур заполняет впадины исходного контура, как отливка форму, с сохранением радиального зазора между вершинами зубьев исходной рейки и впадинами производящей. Величина этого зазора и радиус скругления производящего контура во впадине ГОСТом не регламентируются.

На рис. 4.1 обозначены параметры исходного контура: угол главного профиля = 20°; коэффициент высоты головки h*a =1; коэффициент высоты ножки h*f =1,25; коэффициент глубины захода h*l = 2,0 ; коэффициент радиального зазора с*= 0,25 ; коэффициент радиуса переходной кривой r*f = 0,38. Эти коэффициенты определяют размеры производящего контура в долях модуля m.

Для специальных целей и в стандартах других стран используются исходные контуры с углами профиля = 15°; 25°; 30° и коэффициентом h*a = 0,8; 0,9; 1,1; с*= 0,2; 0,3; 0,4 (при этом большим значениям соответствуют меньшие значения h*a).



Рис. 4.1 Параметры исходного производящего контура инструмента по ГОСТ 13755-В зависимости от того, как располагается делительная прямая инструмента по отношению к делительной окружности обрабатываемого колеса, получают зубчатые колеса, обработанные без смещения, с положительным или отрицательным смещением инструмента. Смещением x m называют кратчайшее расстояние от делительной прямой инструмента до делительной окружности колеса, где x – коэффициент смещения. Схема станочного зацепления колеса и инструмента с производящим контуром, совпадающим с исходным производящим контуром, изображена на рисунке 4.2.

Схема обработки зубчатых колес без смещения, с положительным и отрицательным смещением приведена на рисунке 4.3.

Рис.4.2. Схема станочного зацепления колеса и инструмента с исходным производящим контуром.

Рис. 4.3. Схема обработки колес без смещения, с положительным и отрицательным смещением.

При формировании методом огибания зубчатого колеса без смещения (хi m = 0) в станочном зацеплении начальными являются делительная прямая инструмента и делительная окружность колеса. Так как их перекатывание друг по другу происходит без скольжения, по делительной окружности нулевого колеса толщина зуба равна ширине впадины: s=ei=0,5pm.

Зубчатое колесо с положительным смещением можно получить, если удалить инструмент в радиальном направлении от оси заготовки. На делительной окружности колеса с положительным смещением толщина зуба больше ширины впадины: s>ei и s>0,5p m.

Зубчатое колесо с отрицательным смещением можно получить, если инструмент из положения с нулевым смещением переместим к оси нарезаемого колеса. На колесе с отрицательным смещением s

В процессе формирования эвольвентного зуба по способу огибания, в зависимости от взаимного расположения инструмента и заготовки возможно срезание эвольвентной части профиля зуба той частью профиля инструмента, которая формирует переходную кривую. Условие, при котором это возможно, определяется из схемы станочного зацепления. Участок линии зацепления, соответствующий эвольвентному зацеплению В1 Вl (см.

рис. 4.2) определяется точками пересечения линии станочного зацепления с окружностью вершин В1 и прямой граничных точек Вl. Изменение величины смещения инструмента изменяет и положение точки Вl на линии зацепления. И, если точка, Вl выйдет за пределы отрезка В1N, определяющего зону сопряженного контакта профилей инструмента и колеса, произойдет подрезание зуба. При этом инструмент срезает часть главного профиля, уменьшая толщину зуба у основания, снижая его прочность на излом. Степень подрезания зуба зависит от смещения, диаметров производящего контура инструмента и числа зубьев колеса. При нулевом смещении минимальное число зубьев колеса, нарезаемое без подрезания, * 2ha Z = (4.1) min sinИз этой формулы видно, что при неизменном h*a =1 с уменьшением увеличивается Zmin:

=15°, Zmin = 30;

=20°, Zmin= 17;

=30°, Zmin = 8.

Без подрезания колесо с числом зубьев z меньшим Zmin, можно обработать, если инструменту придать смещение, большее или равное минимальному: mx mxmin, где Zmin - z * xmin = ha (4.2) Zmin Если при нарезании зубчатого колеса увеличивать смещение, то основная и делительная окружность не изменяют своего размера, а окружности вершин и впадин увеличиваются. При этом участок эвольвенты, который используется для профиля зуба, увеличивает свой радиус кривизны и профильный угол. Толщина зуба по делительной окружности увеличивается, а по окружности вершин уменьшается. С увеличением смещения толщина зуба по окружности вершин sa уменьшается и может принять нулевое, а теоретически и отрицательное значение (sa 0). Последнее происходит в том случае, когда точка пересечения разноименных (правого и левого) профилей зуба оказывается ниже окружности вершин dai.

Для термообработанных зубчатых колес с высокой поверхностной прочностью зуба заострение вершины зуба является нежелательным, так как может привести к его разрушению. В связи с этим максимальное значение коэффициента смещения xmax определяют по заострению зубьев колеса, исходя из необходимости обеспечивать выполнение условия sa [sa], где [sa] - минимально допустимая толщина зуба по окружности вершин.

Выбор [sa] определяется материалом зубчатого колеса, способом его термообработки и условиями эксплуатации передачи. Это значение может находиться в пределах от 0,2m до 0,45m. Из теории эвольвентного зацепления известно аналитическое выражение для расчета толщины зуба по окружности вершин cos sa = m + + z(inv - inva ) (4.3) cosa где inva = tga - a ;

db – угол профиля зуба по окружности вершин da;

a = arccos da db = d cos - диаметр основной окружности;

d = mz - диаметр делительной окружности;

= 2x tg.

При условии, что коэффициент уравнительного смещения, обеспечивающий стандартный радиальный зазор в зацеплении, y=0, диаметр колеса по окружности вершин da = m(z + 2h* + 2x) (4.4) f Толщина зуба по делительной окружности s = m + 2x tg (4.5) Диаметр впадин * d = m(z - 2ha + 2x) (4.6) f Аналитический расчет рациональных параметров станочного зацепления весьма трудоемок и требует применения специального программного обеспечения. Система T-FLEX CAD позволяет геометрически сымитировать процесс формирования зубьев зубчатых колес методом огибания с помощью встроенной функции анимирования чертежей и 3D моделей.

Анимация - эффективный механизм, помогающий при проектировании изделия. С помощью анимации можно анализировать поведение кинематических механизмов и взаиморасположение деталей сборочных конструкций. Создание анимации является логическим продолжением работы с параметрической моделью, позволяет моделировать работу кинематических механизмов, записывать и анализировать процесс разнесения элементов сборочной конструкции. Возможность решения этих задач является ещё одним преимуществом использования параметризации при создании как отдельных деталей, так и сложных сборочных моделей. Анализ параметрической модели с помощью анимации позволяет предотвратить появление ошибок ещё на ранней стадии проектирования изделия. Использование в анимации перемещаемой камеры позволяет создать сложные реалистические ролики с эффектом приближения/удаления камеры или вращения точки просмотра.





В процессе анимации система отображает состояние модели при последовательном изменении её параметров. Необходимым условием для создания анимации является наличие переменных, влияющих на изменяемые параметры детали. Например, если необходимо, чтобы в процессе анимации деталь вращалась относительно точки привязки, то назначается переменная, значение которой равно значению угла поворота. То есть при построении модели пользователь должен определить изменяемые параметры (геометрическая форма или положение элементов) и назначить переменные, отвечающие за них.

Результаты анимации не могут быть использованы при дальнейших построениях, однако они могут быть сохранены в виде метафайлов T-FLEX CAD. Метафайлы T-FLEX CAD являются графическим образом чертежа TFLEX, не требуют параметрического пересчета и быстро выводятся на экран, но не могут быть отредактированы. Метафайл содержит изображение, получаемое в результате анимации чертежа в окне 2D вида. При сохранении метафайлы имеют расширение bmf. Метафайл может быть вставлен в чертеж T-FLEX CAD в качестве нередактируемого графического объекта (картинки). Вставленный в чертеж T-FLEX CAD графический объект при этом имеет связь с исходным метафайлом и изменяется при его изменении (замене одного метафайла другим, имеющим такое же имя).

При анализе результатов анимации процесса формирования зубьев зубчатых колес методом огибания можно не только визуально оценить форму образуемых зубьев и сделать выводы о наличии подрезания и заострения вершин, но и определить их геометрические параметры путем измерения средствами T-FLEX CAD 2D.

Для определения рациональных параметров станочного зацепления при формировании зубьев зубчатых колес и зуборезного инструмента методом огибания целесообразно построить графики зависимостей толщин зуба по делительной окружности и окружности вершин от коэффициента смещения по результатам моделирования. В системе T-FLEX CAD имеется особый тип объекта - «График». График представляет собой функцию из набора точек в собственной двухмерной системе координат, соединённых ломаной или гладкой кривой. Этот универсальный инструмент предназначен для задания зависимостей различного рода, например, для задания переменной нагрузки в модулях инженерного анализа или создания параметрической зависимости на основе массива чисел из какой-либо базы данных. Также графики используются для хранения и отображения результатов динамического анализа. В редакторе переменных графики можно использовать для получения значений параметров, задаваемых ими. В графическом виде также можно задавать законы масштабирования или кручения в операции «3SW: По траектории», в свойствах эквидистантного 3D пути для задания отступа эквидистанты, в операции «3DE: Сглаживание рёбер» для задания переменного радиуса.

Графики создаются и хранятся в документе вместе с чертежом и 3D моделью. Для создания и редактирования графиков в системе имеется специальный редактор. Он позволяет работать с массивом точек и их координатами, имеет возможность множественного выбора, работы с буфером обмена (копирования/вставки), отмены/повтора действий, управления раздельными масштабами по осям, перетаскивания точек и т.д.

Цель работы: Научиться проектировать инструмент и технологию формирования зубьев зубчатых колес и зуборезного инструмента методом огибания геометрическим моделированием в T-FLEX CAD, используя возможности анимации и построения графиков.

Порядок выполнения лабораторной работы 1. Взять задание у преподавателя и спроектировать параметрическую графическую модель формообразования эвольвентных зубьев зубчатых колес методом огибания исходным производящим контуром;

2. Смоделировать путем анимирования параметрической модели процесс профилирования зубчатого колеса методом огибания для трех значе ний смещения + mx, 0 и – mx, сохранив результаты анимации в виде метафайлов T-FLEX CAD;

3. Измерить для всех трех случаев толщины зубьев по делительной окружности s и окружностям вершин sa (толщины измерять приближенно по хорде);

4. Построить для стандартного исходного контура графики зависимостей sa =f(x) и s =f(x) по результатам моделирования. Определить область xmin

5. Распечатать чертежи и отчитаться по лабораторной работе.

Пример выполнения работы Смоделируем в T-FLEX CAD процесс формирования зубьев зубчатого колеса модулем m=10 мм с количеством зубьев z=14 методом огибания исходным контуром, изображенной на рисунке 4.1.

Для графического моделирования процесса формирования зубьев зубчатого колеса методом огибания исходным контуром необходимо выполнить следующие действия:

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 12 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.