Как сделать эскиз шестерни

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 18.09.2024

Доброго времени суток!
Стоит задача на эрозионном станке вырезать шестеренку. Для этого есть автокад и параметры шестеренки. Но в долгих поисках и бесчисленных попытках, сделать самому получилось только что-то похожее на шестерню. Не зная, на сколько правильно выполнил, прошу помощи. Из параметров шестерни есть диаметр вершин зубьев - 81 и количество зубьев - 25. Как правильно будет начертить ее? Может кому не составит особого труда нарисовать ее.

Вопрос именно в черчении или геометрии шестерёнок? Учебная задача или практическая?

Начертить легко можно массивом по кругу, после вырисовывания одного зуба.
Но если нужно правильно нарисовать этот зуб, то надо искать соответствующие нормы. Вариантов зубьев весьма много есть.

Если нужно в 3д для какого-нибудь станка, то всё несколько сложнее. Но начать можно так же с проекции в 23, потом эту штуку выдавить в 3д. А дальше нужны опять нормы про форму боковин, отверстий и всего прочего.

нестандартное оборудование, Пневмо-Гидро Системы

Из параметров шестерни есть диаметр вершин зубьев - 81 и количество зубьев - 25. Как правильно будет начертить ее?

1. Профиль зуба зубчатого колеса, чтобы колёса не клинило, должен быть очерчен по эвольвенте. Автокад разве сможет нарисовать эту кривую? Сомневаюсь.. Ну или по точкам и вручную соединять точки плавной кривой.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Эвольвентное_зацепление
http://www.swlesson-mpl.ru/indexphp/. /177--30-.html
http://student-com.ru/геометрический. ацепления.html
2. Есть бесплатная программа по 3D моделированию FreeCAD, в ней есть подпрограмма по созданию зубчатых колёс. (есть обучающие ролики на youtube на русском).
Более подробно про зубчатое зацепление см. курс ТММ (теория машин и механизмов ) и Детали Машин, можно и для техникумов, также см. Анурьев т2 https://dwg.ru/dnl/1217 Глава 4 "Зубчатые и червячные передачи".
Если колесо не корригированное , то модуль данного колеса m=3.
А если со смещением, или там циклоидальное зацепление или зацепление Новикова, а также с углом зацепления отличным от стандартных 20*, то входных данных для построения эвольвенты маловато будет (а у циклоидального и Новикова там другие кривые, не эвольвента).

оператор эрозионного станка

Пробовал, полученный файл почему-то не открывается в автокаде

Дмитррр Вопрос именно в черчении или геометрии шестерёнок? Учебная задача или практическая?

Вопрос в том, чтобы нарисовать в 2д в автокаде шестеренку. Мне принесли эту изношенную, прямозубую шестерню и попросили вырезать на эрозионке. Так как она сильно изношена, сказали, что диаметр вершин зубьев 81мм. Начертив ее по справочнику из википедии, ничего путного не получилось. Построил ее по видео из ютуба, вычертив один зуб и массивом раскидав по окружности, и после того как вырезал, понял, что она не сильно походин на изношенный оригинал. У оригинала, не смотря на сильный износ, впадины зубьев уже чем у моей вырезанной. Поэтому стал просить помощи в построении тут, у знающих людей.

Спасибо, построил по инструкции из второй ссылки. В автокаде первая моя шестерня и вторая (уже по этой инструкции) очень отличаются. Но на сколько она верна, проверю после резки.

Последовательность выполнения эскизов зубчатого колеса:

1. Внимательно осмотреть зубчатое колесо, изучить его конструкцию, назначение, технологию изготовления.

2. Определить минимальное, но достаточное количество изображений (видов, разрезов, сечений), необходимых для полного представления о конструкции детали. Ознакомиться с правилами изображения зубчатого колеса данного вида согласно требованиям соответствующих стандартов.

3. Избрать согласно ГОСТ 2.301-68 формат чертежа, начертить на нем рамку и основную надпись.

4. Наметить тонкими сплошными линиями габаритные прямоугольники для будущих изображений с учетом равномерного использования площади листа. Провести осевые линии.

5. Обозначить тонкими сплошными линиями видимый контур детали, начиная с основных геометрических форм и сохраняя на всех изображениях проекционную связь и пропорцию элементов детали.

6. Нанести выносные и размерные линии, стрелки, проставить необходимые знаки. Провести замеры зубчатого колеса и вписать размерные числа, причем размерные числа записывать сразу после каждого измерения, не накапливая их в памяти.

7. Заполнить основную надпись и записать технические требования.

При эскизировании зубчатого колеса необходимо правильно изобразить и поставить размеры не только на элементах зубчатого зацепления, но и на конструктивных элементах соединения колеса с валом. Для этого необходимо знать не только элементы зубчатого зацепления, но и иметь представления о креплении зубчатого колеса на вале.

Зубчатые передачи используются как самостоятельные агрегаты (редукторы) или входят в другие машин как составные части.

Для передачи вращательного движения с одного вала на другой, оси которых параллельные, применяют цилиндрические передачи (рис. 5.15, а, б, в, г); если оси валов пересекаются, используют конические передачи (рис. 5.15, д, е).

Если оси валов скрещиваются (чаще под прямым углом), применяют червячные передачи (рис. 5.15, з). Для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот применяют реечные передачи, которые состоят из цилиндрического колеса и рейки (рис. 5.15, и). Встречаются передачи с внешним и внутренним зацеплениями (рис. 5.15, г). В первом случае вращение колес происходит в противоположных направлениях, во втором – в одном направлении.

Рисунок 5.15

Зубчатое колесо содержит зубчатый венец и тело колеса. Зубья колеса образовывают зубчатый венец. Тело колеса ограничивается поверхностью впадин зубьев.

При изображении цилиндрических зубчатых колес приняты такие условности:

1. Поверхность вершин и ее образующую изображают сплошной основной линией, а поверхность впадин и ее образующую – сплошной тонкой линией. Делительную окружность изображают штрихпунктирною тонкой линией.

2. Зубья чертят только в осевых разрезах, изображая их не рассеченными. Если надо показать профиль зуба, то оформляют это выносными элементом или изображают его на ограниченном участке детали.

На рис. 5.16 изображены основные элементы зубчатого колеса.

Рисунок 5.16

Согласно ГОСТ 16531-83 основные параметры зубчатого колеса:

1) диаметр делительной окружности d;

2) модуль m – число, которое показывает, сколько миллиметров диаметра делительной окружности приходится на один зуб (количество зубьев z):

Величины модуля стандартизированы (табл. 5.11).

Таблица 5.11 – Модули, мм ( ГОСТ 9563-60)

1-й ряд	1,25	2,5
2-й ряд	1,125	1,375	2,25	2,75	3,5	4,5	5,5

С помощью параметров, приведенных в табл. 5.12, можно рассчитать величины, которые характеризуют зацепление.

Таблица 5.12 – Параметры цилиндрического зубчатого колеса

Параметр зубчатого колеса	Обозначение	Величина, мм
Высота головки зуба	h_a	h_a = m
Высота ножки зуба	h_f	h_f = 1.25 m
Высота зуба	h	h = 2.25 m
Диаметр делительной окружности	d	d = m Z
Диаметр окружности выступов	d_a	d_a = d + 2 h_a
Диаметр окружности впадин	d_f	d_f = d – 2 h_f

Используя эти соотношения, можно вычислить значение модуля для реального цилиндрического колеса:

В учебных целях добытое значение необходимо округлить к ближайшему по ГОСТ 9563-60.

Расстояние между одноименными профильными поверхностями соседних зубьев, измеренное в миллиметрах по дуге делительной окружности, называют шагом зацепления P_t. Из рисунка видно, что шаг равняется соотношению длины делительной окружности к числу зубьев:

Параметры зубчатых колес задают на чертежах в специальных таблицах (ГОСТ 2.403-75).

На рис. 5.17 показано расположения и размеры таблицы параметров.

Рисунок 5.17

В случае необходимости отдельные строки из нее можно опускать. Пример выполнения чертежа колеса зубчатого (для учебных целей) приведен на рис. 5.18.

Оно содержит венец с зубьями, диск и ступицу. Имеется три наиболее важных его параметра: модуль, диаметр делительной окружности и количество зубьев. Какую же делительную окружность имеет зубчатое колесо? Чертеж цилиндрического колеса с типовыми эвольвентными зубьями показан ниже.

pmd

Например, зубчатое колесо с 22 зубьями и диаметром 44 мм имеет модуль m = 2 мм. Сцепленные шестерни должны обе иметь один модуль. Значения их стандартизованы, и как раз на делительной окружности модуль данного колеса принимает свое стандартное значение.

Высота головки зуба одного колеса меньше высоты ножки зуба второго, зацепляющегося с ним, благодаря чему образуется радиальный зазор c.

Для обеспечения бокового зазора δ между двумя сцепленными зубьями сумма их толщин принимается меньше их окружного шага p. Радиальный и боковой зазоры предусматриваются для создания необходимых условий смазки, нормальной работы передачи при неизбежных неточностях изготовления и сборки, тепловом увеличении размеров передачи и т. п.

Цилиндрические зубчатые колеса(шестерни):

Цилиндрические зубчатые колеса используются в передачах, где оси валов располагаются параллельно относительно друг друга. При этом они могут располагаться как горизонтально, так и вертикально.

В зависимости от формы продольной линии зуба зубчатые колеса бывают: прямозубые, косозубые и шевронные.

Рис. 1. Цилиндрические зубчатые колеса: прямозубые, косозубые и шевронные

Прямозубое колесо. Этот вид шестерен ввиду своей простой конструкции является наиболее внедряемым в различных системах. В таком виде зубья шестерен располагаются в плоскости, которая перпендикулярна оси вращения. В отличии от косозубых и шевронных колес у данного вида предельный крутящий момент ниже.

Косозубое колесо. Зубья для данного вида колес выполняются под определенным углом к оси вращения шестерен, а по форме образуют часть винтовой линии. По сравнению с прямозубым колесом при работе зубьев данного вида зацепление зубьев происходит плавнее, а за счет увеличенной площади контакта предельный крутящий момент выше. Но для работы колес с косым зубом приходится применять упорные подшипники, так как возникает механическая сила, направленная вдоль оси. В основном косозубые колёса используются там, где нужны передачи большого крутящего момента на высоких скоростях.

Шевронное колесо. Этот вид имеет зубья, которые выполнены в форме буквы V на плоскости вращения колеса. Главной особенностью шевронных колес является то, что силы на осях обеих половин компенсируются, вследствие чего отпадает необходимость в использовании упорных подшипников. Различают шевронное и многошевронное цилиндрическое зубчатое колесо, состоящее соответственно из двух и более полушевронов, а также шевронное цилиндрическое зубчатое колесо со сплошным венцом и разделенными полушевронами.

В отдельные виды выделяются: цилиндрическое колесо с круговыми зубьями, цилиндрическое колесо со смещением (без смещения), циклоидальное, эвольвентное и цевочное цилиндрическое колеса.

Колесо с круговыми зубьями. Передачу с такими колесами называют передачей Новикова. При такой передаче контакт поверхностей зубьев происходит в одной точке на линии зацепления, расположенной параллельно осям колёс. Зубья данного вида колеса выполнены в виде полукруга, радиус которого подбирается под нужные требования. Колеса с круговыми зубьями в сравнении с косозубыми обладают более высокой нагрузочной способностью зацепления, высокой плавностью и бесшумностью работы, но при тех же условиях работы у них снижен КПД и ресурс работы, что не позволяет их применять широко.

Колесо со смещением либо без смещения. Это зубчатое колесо, зубья которого образованы при номинальном положении исходной производящей рейки, характеризуемом отсутствием касания (касанием) делительных поверхностей исходной производящей рейки и обрабатываемого зубчатого колеса.

Циклоидальное колесо. В данном виде профили зубьев шестерни выполнены по циклоидальной кривой. Однако при таком способе зацепления шестерен имеется большой недобор чувствительности из-за изменения расстояния между осями. Циклоидальное колесо применяется в основном в приборостроении. Колесо сложно в изготовлении, поскольку при его создании требуется использование очень многих специальных зуборезных инструментов.

Цевочное колесо. В данном случае зубья одного из колес имеют вид пальцев в форме цилиндра. Такой вид шестерен образовался на базе циклоидального колеса и получил более широкое применение как в машиностроении, так и в приборостроении.

Коническое зубчатое колесо чертеж, зацепление

Конические зубчатые колёса

При изготовлении чертежа конического зубчатого колеса с натуры, по аналогии с цилиндрическими колёсами, измеряют наружный диаметр окружности выступов De, затем определяют модуль m и угол внешнего конуса по выступам зубцов (фиг. 363).

Для этого ставят зубчатое колесо торцом ступицы на разметочную плиту и измеряют высоту зубца h по наружному его торцу. Откладывают от окружности выступов по торцу зубца размер, равный h/2.2, и

наносят рейсмасом на всех зубцах риску. Риска пройдёт по начальному диаметру колеса d. Измерив d и поделив его на число зубцов z, определяют модуль m. Полученный модуль может несколько отличаться от стандартного вследствие неточности измерений, и поэтому его округляют до ближайшего стандартного значения модуля. Затем производят вычисление и обмер всех элементов колеса. Диаметр начальной окружности определяют по формуле d = mz. Если известно передаточное число зубчатой пары, т. е. отношение числа зубцов большого колеса z₂ к числу зубцов малого z₁ то половина угла при вершине начального конуса ?₂ большого колеса определится (при угле между осями валов 90°) по формуле

где i —передаточное число.

Если передаточное число неизвестно, то угол начального конуса можно получить измерением при помощи угломера, использовав для этого ранее проведённую риску. Так же может быть измерен и угол конуса впадин.

При вычерчивании конического зацепления необходимо, чтобы: вершины начальных конусов обоих колёс находились на пересечении их осей; в этой же точке пересекались линии, соответствующие начальным окружностям зубчатых колёс.

Чертёж конического колеса и пример нанесения размеров, конструктивных и технологических надписей показан на фиг. 354.

Основные способы изготовления

Заготовки для рассматриваемых изделий получаются методом ковки или литьем, в некоторых случаях при применении технологии резания. Технологический процесс изготовления зубчатого колеса довольно сложен, так как нужно получить рабочую поверхность сложной формы с определенными геометрическими параметрами. Проводится нарезание косозубых колес и других изделий при использовании двух основных технологий:

Метод копирования предусматривает фрезерование, при котором прорез между впадинами зубьев образуются при применении, дисковых, модульных или концевых фрез. После образования каждой впадины заготовка поворачивается ровно на один зуб. Сред особенностей подобной технологии можно отметить то, что форма применяемого режущего инструмента повторяет форму впадины.
Метод обкатки сегодня встречается намного чаще. В этом случае механическая обработка предусматривает имитирование зацепления зубчатой пары, одним элементом которой становится червячная фреза. При изготовлении инструмента используется металл повышенной прочности, за счет чего и происходит резка. Обработка методом копирования предусматривает применение не только червячной фрезы, но также и долбяка и гребенки.

Довольно большое распространение получили червячные фрезы. Подобный инструмент представлен рейкой, на момент работы заготовка вращается вокруг своей оси. Применяется инструмент для изготовления исключительно шестерен с внешним расположением зубьев.

Технология накатывания используется для получения больших зубчатых колес, а также крупных партий. В подобном случае проводится горячее накатывание, за счет нагрева степень обрабатываемости материала повышается. Венец получается методом выдавливания. Для существенного повышения точности может проводится механическая обработка.

Изготовление вал шестерней также должно проводится с учетом условий эксплуатации. На этот элемент оказывается высокая нагрузка, поэтому в качестве основы применяется заготовка из каленой стали высокой прочности. Шестерня зубчатая, изготовление которой проводится с учетом диаметра вала, насаживается методом прессования, фиксация обеспечивается шпонкой.

Конструкция зубчатого колеса

Встречается просто огромное количество разновидностей шестерен, все они характеризуются своими определенными особенностями. Среди конструкционных особенностей отметим следующие моменты:

При изготовлении цилиндрических и конических шестерен с прямым зубом рабочая часть создается заодно целое с валом. Это связано с тем, что размеры конструкции существенно уменьшаются. За счет создания такой конструкции можно получить деталь с высокой точностью и износостойкостью.
Встречаются и шестерни насадного типа. Они весьма распространены в случае, когда диаметр рабочей части большой. За счет установки насадного варианта исполнения есть возможность проводить обслуживание конструкции.
При диаметре менее 500 мм изделие получается методом ковки и отливки, а также при применении технологии сварки. Вариант исполнения более 500 мм изготавливаются методов отливки и сварки.
Клепанные или свертные колеса могут устанавливаться в случае, если есть необходимости в экономии используемого материала.

Конструктивными особенностями подобного варианта исполнения можно назвать:

В качестве заготовки применяется диск определенной толщины.
В центральной части есть посадочное отверстие с прорезью для шпонки. Как правило, оно имеет достаточно большую кайму.
Рабочая часть представлена зубьями, которые могут быть расположены прямо или под углом. При этом геометрия зуба может существенно отличаться, все зависит от области эксплуатации.

Изготовление цилиндрических зубчатых колес проводится при применении специального оборудования. Примером можно назвать зубонарезные станки, которые работают по методу обкатки. Стоит учитывать, что процесс изготовления конических зубчатых колес существенно отличается.

Чертеж шестерни

Чертеж шестерни должен выполняться в соответствии с требованиями ЕСКД, содержать главный вид и всю необходимую информацию:

диаметр вершин зубьев (внешний) до притупления кромки
диаметр вершин зубьев (внешний) после притупления кромки
расстояние от базовой до внешней плоскости окружности верхней кромки зубьев
угол конусности зубьев
угол дополнительного конуса
ширина венца
расстояние базовое
радиусы кривизны и размеры фасок
положение сечения

В правом углу чертежа, размещают таблицу, состоящую из трех частей, в которой указывают основные параметры:

основные данные – верхняя часть
контрольные данные – центральная часть
справочные данные – нижняя часть

Справка:Неиспользуемые строки в таблице исключаются или ставится прочерк.Подробнее о каждой величине прописано в ГОСТ 2.405-75.

Чертеж конического колеса.

Чертеж червячного колеса.

Шестерня.

Конструктивное отличие зубчатых колес определяется:

по геометрии зуба в поперечном сечении (форма) и способов контакта между собой: прямой – контактирует по точке; вогнутый – контактирует по линии; роликовый – контактирует с гребневым роликом.
по типам колес: полное – когда оно постоянно вращается; сектор – когда оно поворачивается на определенный угол; сектор с роликом – когда рабочая длина контактируемого ролика уменьшена, по сравнению с контактируемой поверхностью глобоидального червяка.