Выйдите из режима редактирования эскиза.
Эскиз для кинематического сечения мы уже выполнили. Теперь нужно создать траекторию, в качестве которой следует выполнить цилиндрическую спираль с углом подъема витков равным углу подъема витков червяка.
Для начала создадим вспомогательную плоскость (команда Смещенная плоскость панели Вспомогательная геометрия), удаленную на 87, 92 мм в обратном направлении от плоскости XY. Созданная плоскость будет опорной для спирали-направляющей и, как вы заметили, она проходит точно посередине изображения в эскизе выреза между витками червяка.
Перейдите на панель Пространственные кривые, выделите смещенную плоскость и нажмите кнопку Спираль цилиндрическая. Настройте следующие параметры спирали:
• способ построения – По шагу витков и высоте;
• шаг витков – 25, 12 мм (P = π · m);
• высота витков (задается параметром Высота спирали) – 176 мм (значение произвольно, оно определяется конструктивно с таким расчетом, чтобы витки спирали прошли через всю нарезную часть червяка);
• направление построения – прямое;
• направление навивки – правое;
• начальный угол – 270 (при таком угле первый виток начинается точно на плоскости эскиза выреза, что является обязательным условием для корректного выполнения кинематического вырезания);
• точка привязки спирали – имеет координаты (240; 0);
• диаметр спирали (задается на вкладке Диаметр) – равняется делительному диаметру червяка (80 мм).
Завершив построения спирали, выполните операцию Вырезать кинематически панели Редактирование детали. Думаю, не стоит расписывать, какие объекты указывать в качестве формообразующего эскиза и траектории. Не забудьте спрятать в модели спираль, поскольку она является лишь вспомогательным объектом, а также сохранить построенную модель. При желании на внешней ступени вала можете выполнить шпоночный паз (рис. 3.143).
Рис. 3.143. 3D-модель вала-червяка
Файл этой модели Вал-червяк.m3d находится на прилагаемом к книге компакт-диске в папке ExamplesГлава 3Червячное зацепление.
Перейдем к выполнению модели червячного колеса. Колесо в червяном зацеплении очень редко представляет собой единую деталь. Причина заключается в том, что из-за большого трения в точке зацепления материал колеса должен иметь хорошие антизадирные и антифрикционные свойства. Чаще всего в качестве такого материала используют безоловянистую и оловянистую бронзы. Однако изготовление целого колеса из такого дорогостоящего материала очень невыгодно, поэтому червячные колеса, как правило, выполняют составными: обод выполняют из бронзы, а ступицу – из более дешевого материала (чугун, конструкционные стали). Обод со ступицей соединяют с помощью напресовки, фиксируют винтами и пр. В связи с этим модель червячного колеса будет выполнена как сборка, а входящие в нее ступица и обод выполнены отдельными деталями.
Самая большая проблема при формировании венца червячного колеса – это сложность точного размещения эскиза выреза, так как в отличие от цилиндрических зубчатых колес, в которых эскиз всегда перпендикулярен оси колеса (даже в косозубых колесах), плоскость этого эскиза для червячного колеса «вращается» по спирали вокруг оси колеса. По этой причине единственное место, где можно без особого труда разместить эскиз выреза, – это средняя плоскость колеса, перпендикулярная его оси. Есть, конечно, один минус: вырезать теперь придется дважды – по одному разу в каждую сторону от колеса. Эскиз должен быть выполнен, как и для обычного зубчатого колеса (две эвольвенты или дуги, если мы создаем эскиз выреза упрощенно, и соединяющие их сверху и снизу дуги), при условии, что червячное колесо не имеет смещения. По своему опыту скажу, что верхнюю дугу лучше значительно выгнуть («поднять») вверх, чтоб в модели при вырезании не образовались ненужные кромки.
Вырезать нужно кинематически. Поскольку червячное колесо входит в зацепление с червяком, то вырезы в венце колеса будут формироваться по той же траектории, что и витки червяка, то есть угол наклона линии зуба венца равен углу подъема винтовой линии червяка.
Для построения модели обода необходимо дополнительно определить некоторые параметры червячного колеса. Я не буду акцентировать внимание на расчетных формулах и методиках расчета, типичных для университетского курса деталей машин, а приведу лишь конечные результаты:
• диаметр вершин зубьев колеса – 416 мм;
• диаметр впадин – 380 мм;
• наибольший диаметр колеса – 428 мм;
• толщина обода (расстояние от линии впадин зубьев до края обода в диаметральном направлении) – 15, 6 мм.
Создайте новый документ, установите в нем ориентацию Изометрия XYZ и запустите процесс выполнения эскиза в плоскости XY. В эскизе нужно будет выполнить контур профиля поперечного сечения обода червячного колеса (рис. 3.144).
Рис. 3.144. Эскиз контура сечения обода червячного колеса
Чтобы создать контур, постройте пять горизонтальных вспомогательных прямых: первые четыре должны быть смещены относительно оси X на величину половины наибольшего диаметра, диаметра вершин, делительного и диаметра впадин, последняя прямая – размещена ниже линии, обозначающей диаметр впадин на величину толщины обода. Создайте также три вертикальные линии: две равноудаленные от оси Y на расстояние 36 мм (bк/2) и одну, проходящую через начало координат эскиза. Проточку в ободе, в которую будет упираться выступ на диске ступицы, выполните конструктивно. Для построения дуги предварительно создайте вспомогательную окружность радиусом 32 мм и координатами центра (0; 240). С помощью команды Непрерывный ввод объектов панели Геометрия постройте контур обода (см. рис. 3.144). Выполните в контуре две фаски (4 x 45°) или во время выполнения команды Непрерывный ввод объектов, или с помощью операции Фаска панели Геометрия после создания контура. Добавьте в эскиз горизонтальный отрезок, выполненным стилем линии Осевая и проходящий через начало координат.
Основываясь на данном эскизе, выполните операцию вращения. Поскольку контур эскиза замкнут, то система по умолчанию предложит создавать сплошное твердое тело и вам не придется менять что-либо в настройках.
Теперь в плоскости ZY (средней продольной плоскости колеса) сформируем эскиз выреза между зубьями. Будем чертить эскиз немного упрощенно, заменяя эвольвенты дугами по трем точкам. Изображение профиля выреза создается аналогично выполнению эскизов зубчатого колеса и вала-шестерни.
Рисунок профиля выреза должен быть размещен в нижней части эскиза по следующей причине. Вы еще помните, что мы моделировали витки червяка таким образом, чтобы на оси, соединяющей центры колеса и червяка, в продольной плоскости сбоку червяка размещался виток, а в колесе, соответственно, вырез. Червяк в нашей модели устанавливается над колесом, это значит, что вырез между зубьями колеса, который будет в зацеплении с витком червяка и который мы позже будем копировать по окружности, должен располагаться сверху обода. Однако, поскольку при построении эскиза в плоскости ZY или параллельных ей плоскостях система переворачивает модель, то в самом эскизе изображение профиля должно находиться ниже оси абсцисс.
Перед вычерчиванием эскиза создайте три вспомогательных окружности, обозначающие диаметры впадин, выступов и делительный диаметр зубьев колеса. После этого с помощью команды Вспомогательная прямая панели Геометрия постройте набор линий, проходящих через центр локальной системы координат эскиза: одну – вертикальную и по три с каждой стороны от нее, смещенных между собой на угол γ /8, где γ = 360° / zк (напомню, что zк – количество зубьев червячного колеса). Используя команду Дуга по 3 точкам панели Геометрия, постройте контур выреза на пересечениях вспомогательных окружностей и линий (рис. 3.145, а).
Чтобы после кинематического вырезания эскиз срезал кромку зубьев при выходе из тела колеса, необходимо вместо верхней замыкающей окружности построить фигуру, показанную на рис. 3.145, б. Размеры отрезков произвольны, главное, чтобы оба боковые отрезка были касательными к дугам, заменяющим эвольвенты профиля зуба. Проследите, чтобы в сформированном контуре не было разрывов, и завершите редактирование эскиза.
Рис. 3.145. Построение эскиза профиля выреза между зубьями червячного колеса: контур выреза (а) и надстройка для удаления лишнего материала с краев зубьев (б)
Сейчас нам нужно построить направляющую для кинематического вырезания. Как было сказано ранее, их будет две, поскольку эскиз операции лежит в средней плоскости колеса, и вырезать будем два раза в обе стороны от эскиза.
