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:

Postup modelování hřídele
Konstrukce ozubeného kola
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… h_a = m = 4 mm,
výška paty zubu… h_f = 1,25 × m = 1,25 × 4 = 5 mm,
hlavová kružnice … D_a = D + 2 × h_a = 60 + 2 × 4 = 60 + 8 = 68 mm,
patní kružnice … D_f = D – 2 × h_f= 60 – 2 × 5 = 60 – 10 = 50 mm,
základní kružnice … D_b= 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 = ψ_m × m (ψ_m = 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

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

V 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 D_b.

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**

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. — V **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

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** a **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**

Materiál přidejte pomocí tlačítka Použít a okno zavřete.

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

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.

Mohlo by vás zajímat

Komentáře zrušit reakci