Программная шестеренка. Быстрое моделирование шестерней по параметрам. Расчет зубчатой передачи в Excel
Шестеренку, поиск правильной модели и подбор ее точных размеров занимает довольно много времени. Ясное дело, шестеренка должна и еще и работать.
Поэтому здесь предлагается небольшой перечень инструментов, которые серьезно помогут вам в решении этой задачи, а также небольшое руководство по этим инструментам.
Gear Generator
Чтобы убедиться, что проект совместим с приложением, надо посмотреть, активна ли кнопка кастомайзера, есть ли она на странице объекта. Если да, просто кликните на нее и приложение откроется.
Теперь можно на свое усмотрение изменять параметры проекта, а потом создать STL-файл.
Позволяет делать внутреннюю шестерню и зубчатую рейку.
Inkscape
Нарисовать в Inkscape работающую шестеренку не составляет больших проблем. Если у вас нет Inkscape, на Linux достаточно просто установить соответствующий пакет из дистрибутива, а на Windows запустить автоматический установщик. Пакет и установщик можно скачать на сайте Inkscape .
Для того чтобы создавать в этой программе шестеренки, не обязательно иметь представление о векторной графике, все нужные шаги выполнит расширение под названием Gear.
Просто введите свои значения и нажмите Apply, чтобы увидеть приложение в работе.
Когда все готово, сохраните SVG, и после обработки слайсером можно приступать к экструдированию.
Blender не кусается! (Ну почти)
Да! Blender тоже все это может. Это так просто и так быстро... Прежде всего, в настройках нужно включить дополнительные сетки.
Перейдите во вкладку Add-ons и включите Mesh Extra Tools.
Теперь нажмите Shift + A и выберите Gear option.
Орудие труда готово к работе! Результат работы экспортируйте в STL.
С помощью такой современной технологии , как трехмерное моделирование , разработчики могут получать максимально реалистичные изображения тех деталей и узлов, которые они проектируют. 3D-моделирование позволяет успешно производить визуализацию тех объектов, которые еще не существуют, а находятся пока на стадии конструирования.
Конкретные компоненты, такие как втулки, ребра, щели и т.д. иметь соответствующие команды для создания различных предметов в течение часа или двух. Он содержит все инструменты, необходимые для создания пуансона, матрицы и любых дополнительных систем , которые их сопровождают. Любые разделы, разрезы, проекции, изображения и т.д. производятся непосредственно из модели и связаны с ней.
У каждой есть соответствующая команда, в которой могут быть установлены дополнительные параметры, такие как алфавит, масштаб и т.д. сами измерения являются «умными» и автоматически меняются при редактировании модели. Предварительная симуляция токарных и фрезерных движений в программной среде дает полезную информацию о производственном процессе.
Широкое применение 3D-моделирование находит в такой отрасли промышленности, как машиностроение. Инженеры с помощью специализированных пакетов компьютерных программ создают трехмерные модели тех деталей, которые они разрабатывают для того, чтобы визуально их оценить и впоследствии использовать полученные изображения для оформления различной технической документации.
После того, как у нас есть дизайн определенной детали и после его большой нагрузки, программа способна предложить оптимальное изменение формы, которое может значительно уменьшить исходные материальные ресурсы. Он читает и записывает во многих наиболее распространенных форматах, включая конкурирующие продукты. Он может включать в себя различные вещи, такие как привязка к сетке, просмотр параметров, степень свободы, сдвиг рабочего вида и многое другое.
Таким образом, вы можете работать из разных уголков мира, не отправляя большие электронные письма, и безопасность вашей информации гарантирована. Еще одним большим преимуществом этого «совместного использования» является возможность использовать ресурсы на других компьютерах, чтобы сделать, например, тяжелые вычисления, которые типичны для проверок оптимизации. Все взаимосвязи между деталями можно визуализировать в графическом окне.
Зубчатые колеса являются одним им из наиболее распространенных деталей различных машин и механизмов. Они представляют собой неотъемлемые компоненты зубчатых передач, и от того, насколько качественно будут разработаны, во многом зависит долговечность и надежность функционирования выпускаемых устройств.
Современные технологии разработки машин и механизмов предполагают обязательное трехмерное моделирование их деталей. Это позволяет не только произвести визуализацию, но также быстро и с высокой степенью точности определить самые различные параметры и характеристики изделий. На основе трехмерных моделей создаются различные виды чертежей, так необходимых в производстве. Помимо этого, в случае необходимости, с помощью метода прототипирования на основе 3D-моделеи , можно изготовить пластиковые образцы зубчатых колес.
Растровое изображение представляет собой проекцию, которая имеет более низкий уровень детализации и, таким образом, не загружает аппаратное обеспечение. Таким образом, вы можете быстро создавать проекции больших собранных единиц и только в случае необходимости вызывать большие детали.
Это позволит вам разместить свою геометрию с меньшим количеством размеров, чтобы получить более чистый взгляд на эскизы. Таким образом, вы создадите настраиваемые модели, которые вы можете легко оптимизировать. Интуитивно распознать соответствующий инструмент для данного случая. Собирать смоделированные трехмерные тела в собранные единицы путем удаления степеней свободы. Будучи способным создавать визуальные поперечные сечения и контролировать видимость компонентов, это облегчит вашу работу. Чтобы использовать список деталей, чтобы легко отслеживать распределение массы в собранных единицах. Для создания сварных соединений с применением технологической обработки деталей. С этой целью вы сможете создавать виды и разрезы. Для размеров с допусками и узлами. Чтобы создать спецификацию и поместить детали. Для моделирования деталей из листового металла используется специализированный набор инструментов. Благодаря возможности создавать складки ваших статей и вставлять их в чертежи. Провести анализ деформации и прочности с использованием метода конечных элементов. Это позволит вам проверить силу ваших деталей, не делая сложных конструктивных вычислений. Для легкого моделирования конструкций фреймов, построенных из богатого набора стандартных профилей, найденных в библиотеке программ. Вы сможете использовать специализированные инструменты структурного анализа и контролировать напряжения в структуре автоматически создаваемыми диаграммами напряжений.
- Создание двумерных эскизов с геометрическими ограничениями.
- Использовать параметрически связанные размеры.
- Создать трехмерную геометрию из двумерных эскизов.
Своей широкой популярностью зубчатые передачи обязаны тем преимуществам, которые они имеют по сравнению с другими конструкциями аналогичного назначения. Основными из них являются достаточно высокий коэффициент полезного действия , постоянное передаточное отношение, долговечность, компактность. Кроме того, зубчатые передачи можно использовать при самых различных частотах вращения, передаточных отношениях и передаваемых моментах . Следует также заметить, что они достаточно просты в обслуживании.
Если у вас уже есть регистрация на сайте, просто войдите в систему и начните просмотр руководств. Давайте посмотрим на сравнение более подробно, давайте сделаем это по порядку. Важное значение имеет отсутствие дизайна компонентов из листового металла - лист можно формовать как классический компонент, но недостаток разработки.
И последнее, но не менее важное: библиотеки стандартизованных частей. Каждый проект требует стандартных частей, таких как винты, винты, гайки и т.д. проектирование этих частей - пустая трата времени, потенциальный источник ошибок и бесполезна, потому что мы не будем производить их сами.
Есть у зубчатых передач и недостатки. К ним специалисты относят, прежде всего, сложность в изготовлении. Помимо этого, зубчатые передачи при работе издают довольно большой шум при работе на больших оборотах , а при недостаточно точном изготовлении они служат причиной появления вибраций.
Классификация зубчатых передачЗубчатые передачи применяются для трансляции крутящего момента между пересекающимися, перекрещивающимися и параллельными осями. В последнем случае для передачи вращения применяются зубчатые колеса, имеющие цилиндрическую форму . Они могут иметь как внешние, так и внутренние зацепление, причем передачи, в которых используется внутреннее зацепление, имеют немало весьма ценных особенностей и свойств. Среди них следует выделить то, что они способны выдерживать достаточно большие нагрузки, чем передачи с зацеплением внешним. Что касается направления осей вращения, то у колес с внутренним зацеплением оно одинаково.
Чтобы узнать больше об этих приложениях, нажмите на логотип. Используя обширную библиотеку деталей, вы можете искать компоненты, которые доступны непосредственно с полки. На заказ обычно стоит дорого, поэтому, если элемент уже находится в библиотеке, тогда нет причин для этого.
Можно изготавливать цилиндрические звездочки с прямыми и угловыми зубьями . Геометрия зуба основана на польском и немецком стандартах. Колесо основано на нескольких доступных концентраторах, описанных в литературе. Геометрические параметры зубов, а также самого концентратора редактируются. Базовый набор значений для этих параметров задается по умолчанию и вычисляется программой. Можно сдвинуть опорный профиль, который имитирует реализацию шестерен с помощью коррекции.
Цилиндрические колеса могут иметь прямые, косые или шевронные зубья. В так называемых «косозубых » колесах зубья могут иметь наклон или в правую, или в левую сторону , что обеспечивает повышенную нагрузочную способность передачи, а также большую плавность вращения. В то же самое время в процессе функционирования косозубых передач возникают повышенные осевые усилия. Они невелики в зубчатых передачах с шевронными колесами , которые имеют практически те же преимущества, что передачи с колесами «косозубыми».
О необходимости новых надстроек можно сообщить на наш адрес электронной почты Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Каждый раз, когда пользователь дает начальный и конечный диаметры шага. Пользователь также может указать диаметр следующей ступени вала и угол наклона конуса. Клиент имеет возможность создавать на любом уровне вала полигласа и сплайнов, параметры которых обеспечивают себя.
Благодаря встроенному редактору стандартов вы можете оптимизировать параметры полигласа и сплайнов, чтобы значения отдельных параметров соответствовали нормам, из раскрывающегося списка доступны как предлагаемые значения. Инструменты описаны вместе с примерами использования и описания функций, необходимых для их применения. Ключевые слова : редуктор, ременная передача, ремень Одна из основных функций роликового генератора, реализованная в программе, - это генератор зубчатого колеса , который на основе данных формирует контур зубчатого колеса.
Зубчато-реечная передача также классифицируется, как передача с цилиндрическими колесами является ее частным случаем. В ней рейка рассматривается в качестве одного из участков венца зубчатого колеса. Тогда, когда требуется передать вращение одной оси другой, ее пересекающей и расположенной с ней в одной и той же плоскости, применяют передачи с коническими зубчатыми колесами. Зубья на них могут быть прямыми, косыми и криволинейными. Чтобы передавать вращение между перекрещивающимися осями, используют червячные, винтовые и гипоидные передачи.
Встроенные функции вычисляют длины волн на основе существующей геометрии. В диалоговом окне отображаются доступные графические изображения ремней и шкивов. Библиотека элементов помогает сохранять и отзывать соответствующие компоненты. По умолчанию модуль называется отношением диаметра в миллиметрах к числу зубьев. Английский модуль - это отношение диаметра в дюймах к числу зубов. Стандартные углы крепления фиксируются в сочетании со стандартным шагом зубьев. Изменение вертикальной секции или изменение высоты головки зуба Изменение вертикального профиля поможет избежать подрезания небольшого количества зубов, получить определенное расстояние от центра и увеличить грузоподъемность.
Основным преимуществом винтовых передач с цилиндрическими колесами является то, что они являются относительно простыми в изготовлении и достаточно дешевыми. В то же время они не предназначены для трансляции больших усилий, поскольку имеют невысокую нагрузочную способность. Там, где необходимо добиться плавности перемещения одной детали относительно другой, используются червячные передачи . Основная сфера применения гипоидных передач – главные приводы транспортного оборудования.
Если коэффициент положительный, высота головки зуба выше, если он отрицательный, высота головки зуба меньше. В параллельных зубчатых колесах диаметр круга можно определить непосредственно из отношения расстояния до центра и количества зубьев. Затем выберите полилинию и укажите начальную точку: укажите начальную точку для цепочки на полилинии, и начнется расчет. В диалоговом окне «Размер» выберите стандартный размер . Рисунок 5 Окно выбора размера. В диалоговом окне «Геометрия» вам нужно указать количество зубов.
Укажите ориентацию ячеек: укажите направление несимметричных ячеек. Цепь Открывает диалог выбора цепочки из библиотеки. Размер Определяет размер стандартного элемента. Количество клеток для рисования Определяет количество вставляемых ячеек. Примечания: Цепь тянется вдоль полилинии. Поэтому выберите точку полилинии. Эта точка становится отправной точкой цепочки. Когда вы вставляете первую цепочку ссылок, возникает вопрос о правильности положения разъема.
В данной статье рассмотрим как правильно рассчитать зубчатое колесо и построить зубчатую передачу из пары шестерен. Это необходимо при проектировании любого типа шестерен и редукторов. В первую очередь необходимо произвести правильное построение профиля зуба при эвольвентном зацеплении, произведя расчет основных параметров по известным формулам. Зубья с эвольвентным профилем определяют параметры, которые характеризуют положение любой точки эвольвенты. В свою очередь эвольвента представляет собой развертку основной окружности диаметром Db в виде траектории точки прямой, которая перекатывается без скольжения по данной окружности (Рисунок 1).
Если разъемы должны быть вставлены в другом направлении, необходимо изменить направление. Если число звеньев цепи соответствует длине полилинии, цепочка будет создана целиком. Затем выберите строку или полоску из стандартной библиотеки содержимого. При определении количества зубов система автоматически вычисляет диаметр колеса.
Укажите угол поворота. Чтобы указать угол поворота, щелкните внутри окна графика или введите значение. В диалоговом окне «Размер блока» выбирается стандартный размер шкива. Импульсная геометрия, параметры выбраны Рис. 11 Окно геометрии шкива. Определите измеряемое зубчатое колесо и определите его основные параметры. Измерьте толщину зуба модульным суппортом или.
Рисунок 1
Начальными данными для расчета эвольвенты и зубчатого колеса являются:
m - модуль (это часть диаметра делительной окружности , которая приходится на один зуб. Модуль определяется по справочникам, так как является стандартной величиной);
z - количество зубьев;
φ - угол профиля исходного контура. Угол равен 20° (является стандартной величиной).
Для расчета воспользуемся следующими данными:
m = 4; z = 20; φ = 20°.
Делительный диаметр - это диаметр стандартного угла , модуля и шага профиля. Он определяется по формуле:
D = m z =4 20= 80 мм.
Рассчитаем кривые, которые ограничивают эвольвенту – диаметр впадин зубьев и диаметр вершин зубьев.
Диаметр впадин зубьев рассчитывается по формуле:
Dd = D - 2 (c + m) = 80 - 2 (1 + 3) = 72 мм,
где с – это радиальный зазор пары исходных контуров (с = 0,25 m = 0,25 4 = 1).
Диаметр вершин зубьев рассчитывается по формуле:
Da = D + 2 m = 80 + (2 4) = 88 мм.
Диаметр основной окружности, развертка которой и будет составлять эвольвенту, рассчитывается по формуле:
Db = cos φ D = cos 20° 80 = 75,175 мм.
Эвольвента ограничивается диаметрами впадин зубьев и вершин зубьев. Для построения полного профиля зуба нужно рассчитать толщину зуба по делительной окружности:
S = m ((π/2)+(2 х tg φ)) = 4 ((3,14/2) + (2 0 tg 20°)) ≈ 6,284 мм.
где х -коэффициент смещения зубчатого колеса, который выбирается из конструктивных соображений (в нашем случае х = 0).
Настройте панель инструментов. Отобразите панель инструментов «Рисование». Трехмерные эскизы рамы стула могут быть созданы с использованием инструмента точной координаты. Эскиз, который вы создали, может быть дополнительно изменен. Определите механизм, который необходимо измерить и определить.
Вид разработанного протеза по норме с характерными размерами. 2 3 Рис. Механизмы передачи. Идея создания вращательных твердых тел проста и включает в себя получение половины поперечного сечения. Вспомогательные материалы для лабораторных работ с зубчатыми передачами.
Далее переходим от расчётных действий к практическим. Создадим эскиз, на котором изобразим вспомогательные окружности с диаметрами рассчитанными ранее (делительная, вершин зубьев, впадин зубьев и основную) (Рисунок 2).
Рисунок 2
Далее установим точку на вспомогательной осевой линии на расстоянии от окружности вершин зубьев равным:
(Da - Dd)/3 = (88-72)/3 = 5,33 мм (или 41,333 от центра оси)
Из данной точки к основной окружности проводим касательную. Для этого соединяем первую установленную точку вспомогательной линией с периметром основной окружности, выделяем окружность и проведенную линию и устанавливаем взаимосвязь «Касательный». На касательной устанавливаем вторую точку на расстоянии от места касания равном четвертой части отрезка, соединяющего первую точку и место касания (в нашем случае это – 17,194 / 4 ≈ 4,299 мм) (Рисунок 3).
Например, может потребоваться найти удаленное местоположение на объекте. Распределение скоростей в передаче 3 4 Циклоидная и эвольвентная схема. Размеров. 1 Введение Измерение - важный шаг в создании чертежа. Размеры элементов на чертеже четко определены. 2.
Инструмент для фрезерования резьбы определяется как обычный инструмент фрезы с выбранным резаком. Это руководство является руководством по инструментам для вставки и редактирования доступных растровых объектов. Введение. Дизайн требует построения геометрической модели в соответствии с указанными размерами, и она налагает.
Рисунок 3
Далее с помощью инструмента «Центр дуги» необходимо изобразить дугу окружности в центре второй поставленной точки, которая проходит через первую поставленную точку. Это получится одна сторона зуба (Рисунок 4).
Рисунок 4
Теперь необходимо нарисовать вторую сторону зуба. Для начала проведем вспомогательную линию, соединяющую точки пересечения сторон зуба и делительной окружности, которая по длине равна толщине зуба – 6,284 мм. После этого через середину данной вспомогательной линии и центр оси проведем осевую линию, относительно которой зеркально отобразим вторую сторону зуба (Рисунок 5).
Рисунок 5
Рисунок 6
С помощью инструмента «Ось» вкладки «Справочная геометрия» создаем ось относительно нижней грани зуба (Рисунок 7).
Рисунок 7
С помощью инструмента «круговой массив» («Вставка» / «Массив/Зеркало» / «Круговой массив») размножаем зубья до 20 штук, согласно расчета. Далее рисуем эскиз окружности на фронтальной плоскости зуба и выдавливаем до поверхности. Также сделаем отверстие под вал. В итоге получилось зубчатое колесо с заданными расчетными параметрами (Рисунок 8).
Рисунок 8
Аналогично первому создаем второе зубчатое колесо, но уже с другими расчетными параметрами.
Следующим этапом рассмотрим, как правильно установить взаимосвязи двух зубчатых колес, применяя их в качестве редуктора. Можно воспользоваться созданными моделями зубчатых колес, но еще один способ – это воспользоваться уже имеющейся библиотекой Solidworks Toolbox, где есть много широко используемых компонентов в различных стандартах. Если еще эта библиотека не добавлена, то ее нужно добавить – «Инструменты/Добавления», в выпадающем окне поставить галочки напротив Solidworks Toolbox и Solidworks Toolbox Browser (Рисунок 9).
Рисунок 9
Далее создаем сборку, в которую добавляем основание с двумя валами и два зубчатых колеса из библиотеки Toolbox. Для каждого из зубчатых колес выставляем свои параметры. Для этого вызываем меню щелкая по детали правой клавишей мыши, выбираем «Редактировать определение Toolbox» и в окне редактора изменяем параметры (модуль, количество зубьев, диаметр вала и др.). Установим для одного зубчатого колеса количество зубьев 20, а для второго – 30. Остальные параметры оставим без изменений. Для того чтобы правильно сопрячь два зубчатых колеса необходимо чтобы их делительные диаметры были касательны. Делительный диаметр первого зубчатого колеса равен D1 = m z =4 20= 80 мм, а второго – D2 = m z =4 30= 120 мм. Соответственно отсюда находим расстояние между центрами – (D1 + D2)/2 = (80 + 120)/ 2 = 100 мм (Рисунок 10).
Рисунок 10
Теперь необходимо выставить положение зубчатых колес. Для этого устанавливаем середину вершины зубьев одного колеса и середину впадин зубьев второго колеса на одной линии (Рисунок 11).
Рисунок 11
Выставленным зубчатым колесам необходимо придать сопряжение. Для этого нажимаем на инструмент «Условия сопряжения», открываем вкладку «Механические сопряжения», выбираем сопряжение «Редуктор». Выбираем две произвольных грани на зубчатых колесах и в пропорциях указываем делительные диаметры, рассчитанные выше (80 мм и 120 мм) (Рисунок 12).
Рисунок 12
Для создания анимации вращения пары зубчатых колес заходим во вкладку «Исследование движения», выбираем инструмент «Двигатель». В открытой слева вкладке выбираем: тип двигателя – вращающийся, местоположение двигателя – шестерня, скорость вращения – например 10 об/мин. Теперь нажимаем на кнопку «Рассчитать» и «Воспроизведение», предварительно выбрав «Тип исследования движения» – Базовое движение. Теперь можно посмотреть движении передачу из двух шестерен, а также сохранить видеофайл с помощью инструмента «Сохранить анимацию» (Рисунок 13).
Рисунок 13
Все детали, созданные в данной статье, а также анимация зацепления двух зубчатых колес, можно скачать тут >>> .
Приветствую!
Вопрос о моделировании шестерней поднимался неоднократно, но решения либо подразумевали использование серьезных платных программ, либо были слишком упрощенными и им не хватало инженерной строгости.
В этой статье я постараюсь с одной стороны, дать сухую мэйкерскую инструкцию, как смоделировать шестерню по нескольким легко измеряемым параметрам, с другой, не обойду и теорию.
В качестве примера возьмем шестерню от дроссельной заслонки автомобиля:
Это классическая цилиндрическая прямозубая шестерня с эвольвентным зацеплением (точнее, это две таких шестерни).
Принцип эвольвентного зацепления:Для нас важно, что подавляющее большинство встречающихся в быту шестерней имеют именно эвольвентное зацепление.
Для изучения параметров шестерней воспользуемся программой с остроумным названием Gearotic . Мощнейшая узкоспециализированная программа для моделирования и анимирования всевозможных шестерней и передач.
Бесплатная версия не дает экспортировать сгенерированные шестерни, но нам и не надо. Непосредственно моделировать будем позже.
Итак, запускаем Gearotic
Слева в поле Gears нажимаем Circular, попадаем в редактор шестерней:
Рассмотрим предлагаемые параметры:
Первые два столбца Wheel и Pinion
Wheel - это будет наша шестерня, а Pinion - ответная часть, которая нас в данном случае не интересует.
Teeth
- количество зубьев
Mods
- модификаторы формы зуба. Самый простой способ понять, что они делают - поварьировать их. Не все параметры применяются автоматически. После изменения нужно нажимать кнопку ReGen. В нашем случае (как и в большинстве других) оставляем эти значения по умолчанию.
Галка Planetary
- выворачивает шестерню зубьями внутрь (коронная шестерня).
Галка Rght Hnd
(Right Hand) - меняет направление скоса у косозубых шестерней.
Блок Size Params
DP (Diametral Pitch) - число зубьев, деленное на диаметр делительной окружности (pitch diameter)Неинтересный для нас параметр, т.к. измерять диаметр делительной окружности неудобно.
Module (модуль) - важнейший для нас параметр. Вычисляется по формуле M=D/(n+2), где D - внешний диаметр шестерни (легко измеряемый штангенциркулем), n - число зубьев.
Pressure Angle (угол профиля) - острый угол между касательной к профилю в данной точке и радиусом - вектором, проведенным в данную точку из центра колеса.
.jpg)
Существуют типичные значения этого угла: 14.5 и 20 градусов. 14.5 используется гораздо реже и в основном на очень маленьких шестернях, которые на FDM-принтере всё равно отпечатаются с большой погрешностью, так что на практике можно смело ставить 20 градусов.
Rack Fillet - сглаживание основания зуба. Оставляем 0.
Блок Tooth Form
Оставляем Involute - эвольвентное зацепление. Epicylcoidal - циклоидное зацепление, используемое в точном приборостроении, например, в часовых механизмах.
Face Width - толщина шестерни.
Блок Type
Spur - наша прямозубая шестерня.
Helical - косозубая шестерня:
Вернемся к нашей шестерне.
Большое колесо имеет 47 зубьев, внешний диаметр 44.6 мм, диаметр отверстия 5 мм, толщину 6 мм.
Модуль будет равен 44.6\(47+2)=0.91 (округлим до второго знака).
Вносим эти данные:
Слева расположена таблица параметров. Смотрим Outside Diam (внешний диаметр) 44.59 мм. Т.е. вполне в пределах погрешности измерения штангенциркуля.
Таким образом мы получили профиль нашей шестерни, выполнив всего одно простое измерение и посчитав количество зубьев.
Укажем толщину (Face Width) и диаметр отверстия (Shaft Dia в верхней части экрана). Жмем Add Wheel to Proj для получения 3d-визуализации:
Увы, бесплатная версия не дает экспортировать результат, поэтому придется задействовать другие инструменты.
Устанавливаем FreeCAD
Кто не владеет Фрикадом - не волнуйтесь, глубоких знаний не потребуется. Скачиваем плагин FCGear .
Находим папку, куда установился Фрикад. В папке Mod создаем папку gear и помещаем в нее содержимое архива.
После запуска Фрикад в выпадающем списке должен появиться пункт gear:
Выбираем его, затем Файл - Создать
Нажимаем на иконку involute gear вверху экрана, затем выделяем появившуюся шестерню в дереве слева и переходим на вкладку "Данные" в самом низу:
В этой таблице параметров
teeth - количество зубьев
module - модуль
height - толщина (или высота)
alpha - угол профиля
backlash - значение угла для косозубых шестерней (мы оставляем 0)
Остальные параметры являются модификаторами и, как правило, не используются.
Вносим наши значения:
Добавим еще одну шестерню.
Укажем высоту 18 мм (общая высота нашей исходной шестерни), количество зубьев - 10, модуль 1.2083 (диаметр 14.5 мм)
Осталось сделать отверстие. Перейдем на вкладку Part и выберем Создать цилиндр. В Данных укажем радиус 2.5 мм и высоту 20 мм
Удерживая клавишу Ctrl выделим в дереве шестерни и нажмем Создать объединение нескольких фигур на панели инструментов.
Затем, опять же удерживая Ctrl, выделим сначала получившуюся единую шестерню, а затем цилиндр и нажмем Выполнить обрезку двух фигур
P.S. Хотел еще немного поговорить об экзотических случаях, но статья получилась большой, так что наверное, в другой раз.
Расчет шестеренок различных механизмов во все времена был одной из непростых инженерных задач. На первый взгляд, кажется, что ничего сложного в этом нет. Такое мнение будет действовать до первой попытки нарисовать шестерню с необходимыми свойствами. Но как только потребуется получить, что-то новое или нестандартное, придется искать учебники либо специальные программы. В качестве примера одной из таких программ можно назвать Gearotic Motion. Компактная и простая программа может на удивление много. В частности она способна рассчитывать и строить шестерни, форма которых отличается от цилиндрической.
Возможности Gearotic Motion позволяют выполнять построение следующих типов механизмов:
- классическая пара цилиндрических шестерен
- пара из цилиндрической шестерни и цевочного колеса
- пара шестерен нестандартной, но правильной геометрической формы
- пара колес неправильной геометрии
- часовой механизм
Кроме этого для всех типов устройств возможен просмотр их работы, в том числе с трехмерной визуализацией. Дополнительно программа умеет накладывать зубья на объекты с произвольной геометрией. В общем возможностей много и Gearotic Motion может стать неплохой подмогой для самодельщиков, инженеров и студентов.
Самой уникальной и интересной возможностью программы стал расчет . Без каких-либо проблем можно, например, получить пару из треугольной и пятиугольной шестерен. Для этого после запуска программы, следует перейти на вкладку Elliptical. Панель инструментов в этом режиме состоит из следующих полей:
- Create Gears – инструменты создания шестерен и трехмерных моделей
- Gear Spec – параметры зубцов
- Tooth Count – количество зубцов и геометрия шестерен
- Shaft Size – размер оси
При расчете, главной является основная шестерня. Именно для нее задается количество зубцов в поле Wheel Teeth, и количество сторон Wheel Order. Далее, под эту шестерню рассчитывается пиньон, с количеством сторон в поле Pinion Order. При необходимости можно задать модуль шестерни (Module) и угол при вершине зуба (P Angle). Установив требуемые параметры, остается нажать кнопку Regenerate и шестерни готовы. Удостовериться в их работоспособности можно посмотрев вращение при нажатой кнопке Rotate On/Off . В общем, все элементарно.
Gearotic Motion. Пример трехмерного отображения результатов
Кнопки Create Wheel и Create Pinion служат для передачи геометрии шестерен в трехмерную модель. На ее основе можно посмотреть вращение уже в изометрии.
Еще один интересный режим, дающий удивительные результаты реализован на вкладке Imaginary. Он позволяет получить колеса случайной формы. Для этого достаточно нажать кнопку Random Master. Пиньон рассчитывается при нажатии Make Pinion. Меняя количество зубьев и величину пиньона, можно получить самые удивительные конструкции.
Пользоваться Gearotic Motion можно бесплатно до момента сохранения результатов. А что бы программа начала это делать, разработчики просят 120$. Зато возможности записи файлов также весьма широки. Кроме сохранения видео и векторных чертежей в формате dxf, есть вариант получения готовых управляющих программ для станков с ЧПУ, при том, не только в виде плоских деталей, но и в виде нормальных шестерен для 4-х координатной обработки.
Любой владелец токарного станка рано или поздно сталкивается с задачей приближенного расчета шестерен гитары. Это может быть связано с необходимостью нарезать хоть несколько ниток дюймовой резьбы, имея только метрический ходовой винт, или с необходимостью изготовления червячной передачи под имеющиеся шестерни. Математически задача очень простая и сводится к перебору всех имеющихся в распоряжении шестерен. В сети можно найти решение этой задачи на весьма интересном, для меня сайте: www.luaz967.ru . Автор программы пишет, что хотя у него и Linux:« морда программы потому и сделана на VB, что на нем разработка/доработка интерфейса занимает считанные секунды.» У меня тоже Linux, но поскольку программа прекрасно запускается через wine, переписывать ее на Gambas или QT я счел пустой тратой времени. А вот сделать программу для телефона, который всегда с собой, показалось достаточно занимательным. Поскольку проблема расчета срочно необходимых шестерен уже была решена с помощью вышеназванной программы, я решил занимательность возвести в степень и написать программу прямо на телефоне, используя De Re BASIC! , да еще и с мордой, что, вообще говоря, было излишеством, поскольку писалась программа для себя и время необходимое на внесение искомых параметров в исходный код, было бы сопоставимо с работой через меню программы. Для запуска программы на телефоне должен быть установлен De Re BASIC!. Далее можно его запустить и загрузить программу. А можно и создать ссылку на рабочем столе и запускать программу щелчком по ней. Вызов вложенных меню и запуск программы осуществляется нажатием на соответствующую строку.
|
|
Головное меню программы |
Схема |
|
|
Выбор шага ведущего винта. |
Выбор стандартных резьб |
|
|
Выбор количества шестерен участвующих в расчетах |
Результаты вычислений |
|
|
Редактор исходного кода |
|
Исходный код программы можно скачать . Иконка на рабочий стол . Программа распространяется под лицензией, совпадающей с русским переводом GENERAL PUBLIC LICENSE GNU (О причинах подобного лицензирования я подробно писал ). Очевидно, что в в среде разработки Eclipse с установленным пакетом Android SDK Tools можно было быстрее написать более быструю и красивую программу, но это задача для настольного компьютера, а я захотел показать, что робинзон решит задачу при наличии одного телефона. В результате HTC Desire HD с интерпретатором Basic справился с задачей расчета дюймовой резьбы на станке с метрическим ходовым винтом за 19 секунд. Причем 5 из них заняла сортировка результатов по величине отклонения от заданных параметров. Это не мгновенно, но учитывая, что замена шестерен занимает минуты я счел результат приемлемым.
Чтобы окончательно убедить себя, что 19 секунд это быстро, я решил оценить прогресс карманной вычислительной техники за последние 30 лет. Логарифмическая линейка задачу перебора вариантов ускоряет незначительно, поэтому был извлечен из закромов купленный в 1984 году программируемый на Basic калькулятор Casio FX-702P и на нем была запущена та же программа расчета, правда, без сортировки результатов. Вычисление заняло 17 минут 45 секунд. Т.е. в 56 раз больше. Причем отмечу, что для подобных задач и это не смертельно, ведь 30 лет назад я бы записал результаты вычислений, а не запускал программу каждый раз перед сменой шестерен.
Использование программы быстро показало, что мой набор шестерен отнюдь не оптимален, нужны еще. Решение опять нашлось на том же сайте с программой в статье: «Делилка шпинделя » . Я однако решил, что приносить в жертву сковороду - это перебор, при наличии CD дисков, которые может и не вечные, но полагаю, что на мои задачи и один не скоро износится, а изготовить новый, пользуясь старым, когда он начнет изнашиваться можно довольно быстро и точно. Собственно первый диск я изготовил достаточно грубо, разметив в inkscape, а далее установив его в устройство на фото внизу, изготовил рабочий, зажав сверлилку от Proxxon вместо резца, при этом первоначальные ошибки были нивелированы передаточным отношением делилки 1:45.
Для начала была изготовлена шестерня с 42 зубьями. На фото из белого капролона рядом с родной черной.