STROJIRENSTVI.CZ KONSTRUKTER.CZ 3D-TISK.CZ MATEMATIKA.CZ HLEDAME.CZ

Tipy a návody pro SolidWorks: Konstrukce ozubeného kola

V druhé části návodu si ukážeme, jak krok za krokem vymodelovat ozubené kolo. Nejprve spočítáme důležité parametry pro konstrukci ozubeného kola a na základě vypočítaných hodnot kolo sestrojíme.

Kapitoly:

  1. Postup modelování hřídele
  2. Konstrukce ozubeného kola
  3. Sloučení vícetělového dílu v jeden díl (připravujeme)

 

Budeme modelovat čelní ozubené kolo s přímými zuby, jehož parametry jsou:

  • modul m = 4,
  • počet zubů z = 15.

 

Pro výpočet důležitých parametrů použijeme vzorce uvedené níže:

  • roztečná kružnice … D = z × m = 15 × 4 = 60 mm,
  • výška hlavy zubu… ha = m = 4 mm,
  • výška paty zubu… hf = 1,25 × m = 1,25 × 4 = 5 mm,
  • hlavová kružnice … Da = D + 2 × ha = 60 + 2 × 4 = 60 + 8 = 68 mm,
  • patní kružnice … Df = D – 2 × hf = 60 – 2 × 5 = 60 – 10 = 50 mm,
  • základní kružnice … Db = D × cos 20° = 60 × cos 20° = 56,38 mm,
  • zubová rozteč … t = π × m = π × 4 = 12,57 mm,
  • tloušťka zubu na roztečné kružnici … s = (π × m) / 2 = (π × 4) / 2 = 6,28 mm,
  • šířka ozubení … b = ψm × m (ψm = 10-30) = 15 × 4 = 60 mm.

 

Založení a uložení nového dílu

V nabídce Soubor vyberte Nový

V nabídce Soubor vyberte Nový

Tip: Nový dokument můžete vytvořit i prostřednictvím klávesové zkratky Ctrl + N.

V okně Nový dokument SOLIDWORKS vyberte Díl

V okně Nový dokument SOLIDWORKS vyberte Díl

Stiskněte klávesovou zkratku Ctrl + S. V okně Uložit jako vyhledejte adresář C:\PASTORKOVÁ HŘÍDEL (1), uveďte název dokumentu 2017-01-02.SLDPRT a vyplňte pole Popis (Description) → OZUBENÉ KOLO (2). Uložte díl tlačítkem Uložit (3)

Stiskněte klávesovou zkratku Ctrl + S. V okně Uložit jako vyhledejte adresář C:\PASTORKOVÁ HŘÍDEL (1), uveďte název dokumentu 2017-01-02.SLDPRT a vyplňte pole Popis (Description) → OZUBENÉ KOLO (2). Uložte díl tlačítkem Uložit (3)

 

Vytvoření a načrtnutí skici zubu ozubeného kola

Ve FeatureManageru vyberte Přední rovinu a v kontextovém okně zvolte příkaz Načrtnout skicu

Ve FeatureManageru vyberte Přední rovinu a v kontextovém okně zvolte příkaz Načrtnout skicu

Pravým gestem myši (stiskněte pravé tlačítko v grafické ploše a táhněte kurzorem doprava) vyberte příkaz Kružnice

Pravým gestem myši (stiskněte pravé tlačítko v grafické ploše a táhněte kurzorem doprava) vyberte příkaz Kružnice

Nakreslete čtyři kružnice se středem v Počátku (1). Klikněte levým tlačítkem na kružnici (2) a z kontextové nabídky vyberte možnost Konstrukční geometrie (3), tento postup opakujte všech kružnic

Nakreslete čtyři kružnice se středem v Počátku (1). Klikněte levým tlačítkem na kružnici (2) a z kontextové nabídky vyberte možnost Konstrukční geometrie (3). Tento postup opakujte všech kružnic

Horním gestem myši (stiskněte pravé tlačítko v grafické ploše a táhněte kurzorem nahoru) vyberte příkaz Inteligentní kóta

Horním gestem myši (stiskněte pravé tlačítko v grafické ploše a táhněte kurzorem nahoru) vyberte příkaz Inteligentní kóta

Dle vypočítaných hodnot okótujte průměry konstrukčních kružnic: 50 mm, 56,38 mm, 60 mm, 68mm

Dle vypočítaných hodnot okótujte průměry konstrukčních kružnic: 50 mm, 56,38 mm, 60 mm, 68mm

Stiskněte klávesu D a ukončete skicu tlačítkem OK. Uložte dokument (Ctrl + S)

Stiskněte klávesu D a ukončete skicu tlačítkem OK. Uložte dokument (Ctrl + S)

Přední rovině založte druhou novou skicu.

V záložce Skica klikněte na malou černou šipku vedle příkazu Splajn a zvolte příkaz Křivka vyjádřená rovnicí

V záložce Skica klikněte na malou černou šipku vedle příkazu Splajn a zvolte příkaz Křivka vyjádřená rovnicí

Tvar boku zubu je tvořen evolventou, pro její vyjádřeni použijeme parametrickou rovnici evolventy, která zní:

  • x = r × (sin(t) – u × cos(t)),
  • y = r × (cos(t) + u × sin(t)),

kde r je poloměr základní kružnice Db.

V poli Typ rovnice vyberte možnost Parametrická. Do pole Parametry napište rovnici evolventy se správně dosazenými hodnotami. Dbejte také na zadání vhodných matematických operátorů:

  • (56,38/2) × (cos(t) + t × sin(t)),
  • (56,38/2) × (sin(t) – t × cos(t)),
  • t1 = 0,
  • t2 = PI/4.
11-Postup-modelování-ozubeného kola

PropertyManager Křivka vyjádřená rovnicí

Potvrzovacím tlačítkem dokončete příkaz a ukončete skicu. Uložte dokument (Ctrl + S).

Vyberte Přední rovinu a založte třetí novou skicu.

Stiskněte klávesu Ctrl, vyberte patní kružnici, hlavovou kružnici a evolventu a ze záložky Skica vyberte příkaz Převést entity

Stiskněte klávesu Ctrl, vyberte patní kružnici, hlavovou kružnici a evolventu…

V záložce Skica klikněte na malou černou šipku vedle příkazu Přímka a vyberte příkaz Osa

… a ze záložky Skica vyberte příkaz Převést entity

V záložce Skica klikněte na malou černou šipku vedle příkazu Přímka a vyberte příkaz Osa

V záložce Skica klikněte na malou černou šipku vedle příkazu Přímka a vyberte příkaz Osa

Počáteční bod osy umístěte do počátku (1) a koncový bod na roztečnou kružnici (2). Pokračujte načrtnutím Tečného oblouku (použijte klávesu A) a jeho koncový bod umístěte na evolventu (3)

Počáteční bod osy umístěte do počátku (1) a koncový bod na roztečnou kružnici (2). Pokračujte načrtnutím Tečného oblouku (použijte klávesu A) a jeho koncový bod umístěte na evolventu (3)

Stiskněte klávesu Ctrl, označte vytvořený oblouk (1), roztečnou kružnici (2) a z kontextové nabídky vyberte vazbu Kolineární (3)

Stiskněte klávesu Ctrl, označte vytvořený oblouk (1), roztečnou kružnici (2) a z kontextové nabídky vyberte vazbu Koradiální (3)

Vyberte příkaz Inteligentní kóta a zakótujte délku oblouku, která představuje polovinu tloušťky zubu na roztečné kružnici. Pro provedení kóty délky oblouku nejprve označte koncové body oblouku (1,2) a pak teprve oblouk samotný (3). Hodnotu kóty zapište ve tvaru (PI*4)/4 (4)

Vyberte příkaz Inteligentní kóta a zakótujte délku oblouku, která představuje polovinu tloušťky zubu na roztečné kružnici. Pro provedení kóty délky oblouku nejprve označte koncové body oblouku (1,2), teprve pak oblouk samotný (3). Hodnotu kóty zapište ve tvaru (PI*4)/4 (4)

Levým gestem myši (stiskněte pravé tlačítko v grafické ploše a táhněte kurzorem doleva) vyberte příkaz Přímka

Levým gestem myši (stiskněte pravé tlačítko v grafické ploše a táhněte kurzorem doleva) vyberte příkaz Přímka

Počáteční bod umístěte do koncového bodu evolventy a koncový bod na patní kružnici. Stiskněte klávesu Ctrl, označte přímku (1), evolventu (2) a přidejte vazbu Tečná

Počáteční bod umístěte do koncového bodu evolventy a koncový bod na patní kružnici. Stiskněte klávesu Ctrl, označte přímku (1), evolventu (2) a přidejte vazbu Tečná

Označte tečnou přímku, evolventu, osu zrcadlení a v záložce Skica vyberte příkaz Zrcadlit entity

Označte tečnou přímku, evolventu, osu zrcadlení a v záložce Skica vyberte příkaz Zrcadlit entity

Uložte dokument (Ctrl + S).

 

Přidání vysunutí

V záložce Prvky klikněte na příkaz Přidaní vysunutím. V poli Směr č. 1 zvolte možnost vysunutí Symetricky a vzdálenost nastavte na 60 mm. Do pole Vybrané obrysy vyberte uzavřený profil zubu označený červenou šipkou. Zkontrolujte náhled a dokončete příkaz. Uložte dokument (Ctrl + S)

V záložce Prvky klikněte na příkaz Přidaní vysunutím

V poli Směr č. 1 zvolte možnost vysunutí Symetricky a vzdálenost nastavte na 60 mm. Do pole Vybrané obrysy vyberte uzavřený profil zubu označený červenou šipkou. Zkontrolujte náhled a dokončete příkaz. Uložte dokument (Ctrl + S)

V poli Směr č. 1 zvolte možnost vysunutí Symetricky a vzdálenost nastavte na 60 mm. Do pole Vybrané obrysy vyberte uzavřený profil zubu označený červenou šipkou

Zkontrolujte náhled a dokončete příkaz. Uložte dokument (Ctrl + S).

Ve FeatureManageru klikněte na skicu Skica1 a z kontextového okna vyberte příkaz Skrýt (opakujte i u skici Skica2)

Ve FeatureManageru klikněte na skicu Skica1 a z kontextového okna vyberte příkaz Skrýt (opakujte i u skici Skica2)

Ve FeatureManageru rozbalte malou černou šipkou příkaz Přidat vysunutím1 a označte skicu Skica3. Pokračujte v záložce Prvky a použijte příkaz Přidaní vysunutím

Ve FeatureManageru rozbalte malou černou šipkou příkaz Přidat vysunutím1 a označte skicu Skica3. Pokračujte v záložce Prvky výběrem příkazu Přidaní vysunutím

V polích Směr č. 1, Směr č. 2 nastavte možnost vysunutí K vrcholu a vyberte vrcholy zubu označené šipkami. Do pole Vybrané obrysy vyberte oblast patní kružnice. Zkontrolujte náhled a potvrďte dokončení příkazu. Uložte dokument (Ctrl + S)

V polích Směr č. 1, Směr č. 2 nastavte možnost vysunutí K vrcholu a vyberte vrcholy zubu označené šipkami. Do pole Vybrané obrysy vyberte oblast patní kružnice. Zkontrolujte náhled a potvrďte dokončení příkazu

Uložte dokument (Ctrl + S).

 

Zaoblení a zkosení hran

V záložce Prvky klikněte na malou černou šipku pod příkazem Zaoblit a vyberte příkaz Zkosit

V záložce Prvky klikněte na malou černou šipku pod příkazem Zaoblit a vyberte příkaz Zkosit

V PropertyManageru Zkosení zadejte parametry 1 mm × 30°. Ke zkosení vyberte hrany označené červenou šipkou. Dejte pozor, aby směr šipky byl stejný jako na obrázku (detail v červené elipse). U hrany, kterou vyberete jako druhou, bude třeba zatrhnout možnost Obrátit směr.

PropertyManageru Zkosení zadejte parametry 1 mm × 30°. Ke zkosení vyberte hrany označené červenou šipkou. Dejte pozor, aby směr šipky byl stejný, jako je na obrázku (detail v červené elipse). U hrany, kterou vyberete jako druhou, bude třeba zatrhnout možnost Obrátit směr

Zkontrolujte náhled a potvrzovacím tlačítkem dokončete příkaz.

V záložce Prvky vyberte příkaz Zaoblit

V záložce Prvky vyberte příkaz Zaoblit

Do pole Položky k zaoblení přidejte hrany označené červenou šipkou a nastavte poloměr zaoblení na 1 mm

Do pole Položky k zaoblení přidejte hrany označené červenou šipkou a nastavte poloměr zaoblení na 1 mm

Zkontrolujte náhled a příkaz potvrďte. Uložte dokument (Ctrl + S)

 

Kruhové pole

Klikněte na malou černou šipku pod příkazem Lineární pole v záložce Prvky a vyberte příkaz Kruhové pole

Klikněte na malou černou šipku pod příkazem Lineární pole v záložce Prvky a vyberte příkaz Kruhové pole

V poli Parametry přidejte jako osu rotace kruhovou hranu nebo válcovou plochu. Nastavte počet instancí na 15 a zatrhněte možnost Stejná rozteč (tím se úhel rotace kruhového pole nastaví na 360°). Rozbalte si FeatureManager a do pole Prvky a plochy přidejte prvky: Přidat vysunutím1, Zkosení1, Zaoblit1

V poli Parametry přidejte jako osu rotace kruhovou hranu nebo válcovou plochu. Nastavte počet instancí na 15 a zatrhněte možnost Stejná rozteč (tím se úhel rotace kruhového pole nastaví na 360°). Rozbalte si FeatureManager a do pole Prvky a plochy přidejte prvky: Přidat vysunutím1, Zkosení1 Zaoblit1

Zkontrolujte náhled a příkaz potvrďte. Uložte dokument (Ctrl + S).

Jelikož v následující části návodu budeme ozubené kolo slučovat s hřídelí, není třeba odebírat díru pro hřídel a drážku pro pero – model je hotový.

 

Přidání materiálu

Na závěr přidáme modelu materiál.

Ve FeatureManageru klikněte pravým tlačítkem na Materiál a zvolte možnost Upravit materiál 

Ve FeatureManageru klikněte pravým tlačítkem na Materiál a zvolte možnost Upravit materiál

Rozbalte složku Solidworks materials → Ocel a vyberte Obyčejnou uhlíkovou ocel, materiál přidejte pomocí tlačítka Použít a okno zavřete

Rozbalte složku Solidworks materialsOcel a vyberte Obyčejnou uhlíkovou ocel 

Materiál přidejte pomocí tlačítka Použít a okno zavřete.

Tip: Tento návod je ukázkou kapitoly Pokročilé metody modelování z nové učebnice SolidWorks.

Mohlo by vás také zajímat

Přidejte k článku svůj komentář

Komentář podléhá autorizaci ze strany redakce, proto se nezobrazí ihned po vložení. Vyhrazujeme si právo odstranit příspěvky, které jsou v rozporu s dobrými mravy nebo platnou legislativou. Slušnou a konstruktivní diskusi vítáme!