Проектирование тел вращения в КОМПАС-SHAFT

Валерий Голованев, Павел Григорьев

Опубликовано: "САПР и Графика" N 6, 1999

Очень часто в конструкциях узлов и агрегатов, разрабатываемых проектными организациями и проектными подразделениями предприятий машиностроительного направления, используются детали типа "тела вращения" (валики, валы, пробки, шестерни, шкивы, звездочки, червяки и т.д.).

Рисунок 1. Примеры проектируемых деталей.

Для упрощения проектирования и выполнения чертежей подобных деталей в среде чертежно-конструкторского редактора КОМПАС-ГРАФИК 5 для Windows предназначена специальная библиотека КОМПАС-SHAFT.

Далее в этой статье мы рассмотрим пример реального проектирования типовой детали с применением КОМПАС-ГРАФИК 5 и КОМПАС-SHAFT.

В соответствии с кинематической схемой проектируемого редуктора и сделанным от руки эскизом шестерни начнем разработку конической шестерни с круговыми зубьями.

Рисунок 2. Кинематическая схема и эскиз шестерни.

А) Определяем необходимость построения чертежа шестерни как вала в разрезе.

Рисунок 3. Стартовое окно КОМПАС-SHAFT

При построении вала допустимо применение самых разнообразных типов ступеней наружного и внутреннего контуров.

Б) Создаем новый чертеж соответствующего формата и ориентации.

Рисунок 4. Диалог настройки параметров чертежа

В) Укажем базовую точку начала построения шестерни.

Г) Выбираем в меню КОМПАС-SHAFT функцию построения конической шестерни с круговыми зубьями, при этом построение вала будем вести слева направо (вариант по умолчанию).

Рисунок 5. Выбор функции построения

Построение ступеней валов, относящихся к элементам механических передач (цилиндрические зубчатые, конические с прямым и круговым зубом, червяные цилиндрические, цепные и клиноременные) выполняется по результатам расчетов программ из комплекса GEARS.

Рисунок 6. Диалог расчета параметров конической шестерни.

Выполним такой расчет. Сначала рассчитаем геометрию передачи по среднему нормальному модулю. После этого введем все исходные данные, необходимые для расчета.

Выберем для нашей шестерни первую осевую форму зуба (пропорционально понижающиеся зубья) и односторонний однономерный метод обработки (в основном применяется в индивидуальном и мелкосерийном производстве конических пар). Зуборезную головку выберем из ряда метрических головок.

В конечном итоге на экран будет выдан результат расчета.

Рисунок 7. Окно с результатами расчета.

Опустим в этом примере проектирования расчет передачи на прочность и долговечность и закончим работу с расчетным модулем комплекса GEARS.

После выполнения расчета в окне чертежно-конструкторского редактора КОМПАС появится подсвеченная первая ступень шестерни (венец с числом зубьев 34).

Рисунок 8. Построенная по результатам расчета ступень.

Изменив расчетные значения ширины шестерни (на 52), расстояние от вершины делительного конуса до торца (на 89) и глубину поднутрения (на 15), завершим построение геометрии первой ступени.

Кроме того, по запросу системы можно подтвердить частичное образмеривание построенной ступени.

Рисунок 9. Автоматическое образмеривание ступени.

Д) Следующая ступень вала, согласно эскизу, будет цилиндрической.

Диалог построения данной ступени содержит основные элементы, характерные и для геометрически  более сложных ступеней (таких как коническая, с резьбой или шлицами, шестигранная). Пользователь может управлять длиной, диаметром, параметрами фаски (галтели) справа и слева.

Рисунок 10. Диалог построения цилиндрической ступени

При этом значения длины и диаметра можно ввести как явным образом (с клавиатуры), так и с помощью фантомно-динамического построения.

В процессе фантомного построения в уменьшенном окне диалога отражаются основные параметры ступени, значения которых по умолчанию округляются по ряду СТ СЭВ 514-77 (хотя эту опцию при желании можно и отключить).

Окончив фантомное построение, можно выполнить окончательную корректировку параметров и задать, в случае необходимости, фаски или галтели.

Рисунок 11. Построение цилиндрической ступени.

Е) Следующая ступень вала также будет цилиндрической.

Рисунок 12. Построение второй цилиндрической ступени.

Ж) Закончим построение внешнего контура вала вводом ступени с эвольвентными шлицами.

Рисунок 13. Выбор функции построения ступени со шлицами.

Диалог построения данной ступени очень похож на диалог построения предыдущей цилиндрической ступени и аналогичен по функциональным возможностям.

Используя фантомное построение, установим необходимый размер ступени.

Рисунок 14. Построение шлицевой ступени.

Подтвердив построение ступени, можно сразу же построить и выносной элемент с профилем шлицев.

Рисунок 15. Диалог параметров выносного элемента.

Перемещая фантомное изображение профиля эвольвентных шлиц по полю чертежа, выбираем нужное расположение вида с этим профилем. При необходимости масштаб вида может быть изменен.

На этом построение внешнего контура вала закончено.

Рисунок 16. Внешний контур вала.

З) Теперь начнем построение внутреннего контура детали (в направлении слева направо) с цилиндрической ступени, как бы продолжая поднутрение с левого торца.

Рисунок 17. Построение первой ступени внутреннего контура.

И) Далее, сменив направление построения вала, начертим ступень с метрической резьбой.

Рисунок 18. Построение внутренней резьбы.

Й) Закончим построение внутреннего контура вала глухим отверстием.

Рисунок 19. Построение глухого отверстия.

Теперь работа по построению геометрии проектируемой детали полностью завершена.

К) Необходимо построить таблицу параметров на венец шестерни. Это можно сделать автоматически, используя данные расчета, полученные в GEARS.

Рисунок 22. Выбор функции построения таблицы.

Рисунок 20. Результаты расчета.

Изменим степень точности шестерни на 8-B и укажем точку привязки вида с таблицей (то есть положение правого верхнего угла таблицы). При этом в случае неправильного указания степени точности или вида сопряжения текст в соответствующем поле подсвечивается.

Рисунок 21. Построенная таблица параметров.

Л) Дополнительно построим выносной элемент с канавкой под выход шлифовального круга (цилиндрическая ступень внешнего контура диаметром 60 мм).

Рисунок 22. Диалог построениия канавки.

Щелкнув левой кнопкой мыши на слайде, мы получим возможность выбора варианта канавки.

Для заданной ступени выбираем вариант канавки при шлифовании по торцу.

Рисунок 23. Варианты канавок.

Перемещая фантомное изображение канавки по полю чертежа, выбираем точку положения вида на чертеже. При необходимости масштаб вида с изображением канавки может быть изменен.

Рисунок 24. Размещение выносного элемента на поле чертежа.

После перекомпоновки чертежа (расположения видов нужным образом), простановки недостающих размеров и ввода необходимых технических требований (это можно сделать с помощью шаблона стандартных ТТ) работа с чертежом будет закончена, и его можно согласовывать, а затем выводить на печать.

Рисунок 25. Чертеж шестерни перед завершающей стадией доработки