Аскон КОМПАС-3D. Руководство по библиотекам

114

Глава 7.

Модуль расчета механических передач

В систему

КОМПАСSHAFT 2D V6

входит

Модуль расчета механических передач КОМ

ПАСGEARS

(геометрические и прочностные расчеты цилиндрических и конических зуб

чатых, цепных, червячных и ременных передач)

. С его помощью вы сможете выполнить

расчеты следующих элементов механических передач:

▼

Шестерня цилиндрической зубчатой передачи

;

▼

Шестерня конической передачи с круговыми зубьями

;

▼

Шестерня конической передачи с прямыми зубьями

;

▼

Червяк цилиндрической червячной передачи

;

▼

Червячное колесо цилиндрической червячной передачи

;

▼

Звездочка цепной передачи с роликовой цепью

;

▼

Шкив клиноременной передачи

;

▼

Шкив зубчатоременной передачи

Результаты расчетов могут быть выведены на экран в виде отчета, распечатаны, сохра!
нены в файле.

Чтобы начать работу с модулем расчета, после подключения системы

КОМПАСSHAFT

2D V6

войдите режим

Расчет механических передач

(см. раздел 1.3 на с. 18). Раскроется

окно, предназначенное для выбора типа передачи, которую нужно рассчитать (рис. 7.1).

Щелчком мыши укажите тип расчета и нажмите
кнопку

Выполнить

Раскроется главное окно расчета соответствующего
типа передачи. Методика расчета для каждого типа
будет рассмотрена далее.

Рис. 7.1.

115

Глава 7. Модуль расчета механических передач

7.1.

Общие приемы работы

7.1.1.

Единицы измерения исходных данных

При вводе данных линейные размеры задаются в миллиметрах, а угловые — в градусах,
минутах, секундах.

7.1.2.

Управление исходными данными

Главное окно расчета любого типа передачи содержит группу команд управления исход!
ными данными. Чтобы увидеть список этих команд, раскройте в строке меню страницу

Исходные данные

(рис. 7.2). Описание этих команд смотрите в таблице 7.1

Рис. 7.2.

Табл. 7.1. Команды управления исходными данными

Команда

Описание команды

Новый
расчет

Команду можно использовать для начала нового геометрического
расчета передачи.

Чтение

Команда предназначена для загрузки исходных данных, ранее
сохраненных в файле специального формата (см. табл. 7.2 на с. 116).
Для каждого типа передачи используется свой формат файлов.
После вызова команды открывается окно, в котором нужно указать
путь к файлу с данными и просмотреть список данных, хранящихся в
этом файле.
Команду можно вызвать, нажав в главном окне расчета передачи
клавишу

<F3>.

Часть III.

Расчеты механических передач

116

Список форматов файлов, используемых для хранения исходных данных для расчета
разных типов механических передач, приведен в таблице 7.3.

7.1.3.

Инструментальные панели

Управление процессом расчета механической передачи осуществляется при помощи
кнопок, расположенных на инструментальных панелях рабочих окон (табл. 7.3).

Запись

Команда предназначена для записи исходных данных в файл
специального формата. Для каждого типа передачи используется свой
формат файла исходных данных.
После вызова команды открывается окно, в котором нужно дать
название файлу с данными и указать его месторасположение.
Команду можно вызвать, нажав в главном окне расчета передачи
клавишу

<F5>

Выход

Команда предназначена для завершения расчетов выбранного типа
механических передач.
Команду можно вызвать, нажав в главном окне расчета передачи
клавиши

<Alt>+<X>

Табл. 7.2. Форматы файлов данных для расчета механических передач

Формат файла

Тип механической передачи

*.gear_exc_dat

Цилиндрическая зубчатая передача внешнего зацепления

*.gear_inc_dat

Цилиндрическая зубчатая передача внутреннего зацепления

*.gear_spb_dat

Коническая передача с круговыми зубьями

*.gear_stb_dat

Коническая передача с прямыми зубьями

*.worm_cyl_dat

Червячная цилиндрическая передача

*.chai_rol_dat

Цепная передача

*.belt_vee_dat

Клиноременная передача

*.toothedbelt_dat

Зубчато!ременная передача

Табл. 7.3. Команды управления расчетом

Команда

Описание команды

Расчет

Вызовите эту команду, чтобы начать расчет зубчатой передачи.

Табл. 7.1. Команды управления исходными данными

Команда

Описание команды

117

Глава 7. Модуль расчета механических передач

7.1.4.

Использование Модуля выбора материалов

При вводе параметров, необходимых для расчетов элементов механических передач,
можно использовать

Модуль выбора материалов

— составную часть интегрированной

системы проектирования тел вращения

КОМПАСSHAFT 2D V6.

О его назначении и при!

менении подробно рассказано в Части V, поэтому в текущей части Руководства приемы
работы с

Модулем выбора материалов

не рассматриваются.

Записать
данные

Команда предназначена для записи расчетных данных в файл
специального формата.
После вызова команды открывается окно, в котором нужно дать
название файлу с данными и указать его месторасположение.

Просмотр
результатов
расчета

Кнопка предназначена для просмотра результатов расчета в виде
отчета, выполненного в

FastReport

. Из окна отчета возможен вывод

результатов на принтер.

Возврат в
главное окно

Используйте эту кнопку для перехода в главное окно расчета
рассматриваемого типа передачи.

Закончить
расчеты

После вызова этой команды на экран выводится окно, в котором
предлагается выбрать для дальнейшей работы одно из зубчатых
колес передачи.

Рассчитать

Используйте эту кнопку в рабочих окнах модуля для
автоматического расчета рассматриваемого параметра.

Выбрать

После вызова этой команды, как правило, открывается
дополнительное окно, в котором нужно выбрать значение
рассматриваемого параметра.

Добавить
режим
нагружения

Вызовите эту команду, чтобы добавить строку для ввода нового
режима нагружения при расчете на прочность или долговечность.

Удалить режим
нагружения

Вызовите эту команду, чтобы удалить строку с параметрами
режима нагружения при расчете на прочность или долговечность.

Восстановить
расчетные
значения

Вызовите эту команду, чтобы восстановить параметры, которые
были получены в результате расчета, а затем изменены.

Изменить
значения

Вызовите эту команду, чтобы скорректировать значение,
полученное в результате расчета.

Табл. 7.3. Команды управления расчетом

Команда

Описание команды

118

Глава 8.

Цилиндрическая зубчатая передача
внешнего зацепления

С помощью системы

КОМПАСSHAFT 2D V6

можно рассчитывать зубчатые цилиндричес!

кие эвольвентные передачи внешнего зацепления с постоянным передаточным отноше!
нием, зубчатые колеса которых соответствуют исходным контурам с равными делитель!
ными номинальными толщиной зуба и шириной впадины, без модификации головки
зуба, при обработке колес исходной производящей рейкой или долбяком.

Вам предлагается три вида расчетов, которые нужно выполнять последовательно:

▼

Геометрический расчет

(ГОСТ 16532!70 «Передачи зубчатые цилиндрические эволь!

вентные внешнего зацепления. Расчет геометрии»);

▼

Расчет на прочность

(ГОСТ 21354!87 «Передачи зубчатые цилиндрические эвольвент!

ные внешнего зацепления. Расчет на прочность»);

▼

Расчет на долговечность

(по методу эквивалентных напряжений).

Нажмите в окне

Расчеты цилиндрической зубчатой передачи внешнего зацепле

ния

(рис. 8.1) кнопку, соответствующую требуемому виду расчета.

8.1.

Геометрический расчет

В результате геометрического расчета определяются основные параметры зубчатых ко!
лес, выполняется расчет размеров для контроля и проводится проверка качества зацеп!
ления по геометрическим показателям.

8.1.1.

Варианты расчета

Выберите вариант ввода исходных данных (рис. 8.2).

Рис. 8.1.

119

Глава 8. Цилиндрическая зубчатая передача внешнего зацепления

Вариант 1

. Задано межосевое расстояние

. Определяется

суммарный коэффициент смещения

, значение которого

разбивается на

Вариант 2

. По заданным коэффициентам смещения

по рекомендациям ГОСТ 16532!70 принимаются начальные
значения коэффициентов смещения в зависимости от числа
зубьев

Вариант 3

. Заданы диаметры вершин колес

. Опреде!

ляются

. Расчет геометрии выполняется по ГОСТ 16532!

70 «Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчет
геометрии».

8.1.2.

Описание расчета

Поля ввода исходных данных располагаются на двух вкладках —

Страница 1

Стра

ница 2

. Перейти на вторую вкладку и выполнить расчет вы сможете только после ввода

всех данных на первой вкладке. Данные на вкладке

Предмет расчета

(описательная ин!

формация о расчете) постоянны для всех видов расчета передачи (геометрия, про!
чность, долговечность).

1. Введите данные на вкладке

Страница 1

(рис. 8.3).

Особенности ввода некоторых данных на вкладке Страница 1

▼

Модуль

Значения

Модуля

стандартизованы (табл. 8.1), но может быть введено и произвольное

значение.

Рис. 8.2.

Рис. 8.3.

Часть III.

Расчеты механических передач

120

▼

Угол наклона зубьев

В случае выбора первого варианта расчета — по межосевому расстоянию (см. раздел
8.1.1 на с. 118) — при использовании отличного от нуля угла наклона зубьев можно ав!
томатически рассчитать

Угол наклона зубьев

по суммарному коэффициенту смещения.

Для этого выполните следующие действия.

1.1.

Нажмите кнопку

Рассчитать

(она станет активной после увеличения автоматичес!

ки подсчитанного значения межосевого расстояния). Откроется окно, где вы смо!
жете рассчитать угол наклона зубьев по суммарному коэффициенту смещения
(рис. 8.4).

1.2. Введите суммарный коэффициент смещения. Для авто!

матического подсчета межосевого расстояния нажмите
кнопку с изображением калькулятора. Она расположена
справа от поля ввода параметра.

1.3. Нажмите кнопку

. Расчетное значение угла наклона

зубьев будет перенесено в окно

Геометрический рас

чет

(рис. 8.3).

▼

Стандартный исходный контур (ГОСТ 1375568)

Параметры 4–7 (см. рис. 8.3) вводятся автоматически в соответствии с ГОСТ 13755!68 и
составляют:

▼

Угол профиля зацепления

— 20;

▼

Коэффициент высоты головки зуба

— 1,0;

▼

Коэффициент радиального зазора

— 0,25;

▼

Коэффициент радиуса кривизны переходной кривой в граничной точке профиля зу
ба

— 0,38.

Табл. 8.1. Стандартные (ГОСТ 956360) значения модуля зубчатых колес

Первый
ряд

0,05

0,06

0,08

0,10

0,12

0,15

0,20

0,25

0,30

0,40

0,50

0,60

0,80

1,00

1,25

1,50

2,00

2,50

3,00

4,00

5,00

6,00

8,00

10,00

12,00

16,00

20,00

25,00

32,00

40,00

50,00

60,00

80,00

100,00

Второй
ряд

0,055

0,070

0,090

0,110

0,140

0,180

0,220

0,280

0,350

0,450

0,550

0,700

0,900

1,125

1,375

1,750

2,250

2,750

3,500

4,500

5,500

7,000

9,000

11,00

14,000

18,000

22,000

28,000

36,000

45,000

55,000

70,000

90,000

Рис. 8.4.

121

Глава 8. Цилиндрическая зубчатая передача внешнего зацепления

Для шестеренчатых насосов рекомендуется использовать нестандартный исходный кон!
тур (Е.М. Юдин «Шестеренчатые насосы», с.135). Значения параметров 5–7 (см. рис. 8.3)
в этом случае определяются по таблице 8.2.

При использовании нестандартного исходного контура возможно подрезание зуба и
уменьшение коэффициента перекрытия.

▼

Коэффициент смещения исходного контура

В случае выбора второго варианта расчета

Коэффициент смещения исходного контура

для каждого колеса можно ввести автоматически по рекомендациям ГОСТ 16532!70:

▼

при

> 30

= 0;

▼

при 20 <

< 30

= 0,3;

▼

при

< 20

= 0,5, но при этом считается минимально допустимое значение

смещения

min

, и, в случае если

min

, принимается

min

Для этого нужно нажать кнопку

Рассчитать

Если установить курсор в поле ввода

Коэффициента смещения исходного контура

и нажать клавишу

<F10

>, одновременно будут автоматически рассчитаны и введены ко!

эффициенты смещения для обоих колес, а также подобраны диаметры ролика (шарика)
для обоих колес.

▼

Диаметр ролика (шарика)

Диаметр можно задать разными способами:

▼

ввести с помощью клавиатуры;

▼

выбрать из списка стандартных значений, который открывается при нажатии кнопки

Рассчитать

;

▼

автоматически подобрать по значению модуля — нажать клавишу

<F3>

;

▼

автоматически подобрать по значению модуля для обоих колес — нажать клавишу

<F10>

; при этом одновременно будут рассчитаны и введены диаметры роликов для

обоих колес, а при втором варианте расчета (см. раздел 8.1.1 на с. 118) — и коэф!
фициенты смещения исходного контура.

▼

Вид обработки

В случае смены вида обработки на обработку долбяком, необходимо выбрать число зу!
бьев долбяка (см. ниже).

▼

Характеристика инструмента (число зубьев долбяка)

Подбор долбяка осуществляется в специализированном диалоге (рис. 8.5), который
можно вызвать нажатием кнопки

Выбрать

Табл. 8.2. Нестандартный исходный контур для шестеренчатых насосов

Число зубьев

Коэффициент высоты головки
зуба

1,12

1,11

1,10

1,09

1,08

1,07

1,06

1,05

Коэффициент радиального
зазора

0,13

0,14

0,15

0,16

0,17

0,18

0,19

0,20

Часть III.

Расчеты механических передач

122

Предпочтителен выбор долбяка с наибольшим количеством зубьев.

Если передача косозубая, то угол наклона зубьев будет установлен в соответствии с уг!
лом наклона зубьев долбяка.

▼

Направление линии зуба ведущего колеса

Для прямозубых колес —

прямое

, для косозубых —

правое

или

левое

. Если указанное

направление линии зуба ведущего колеса будет противоречить данным об угле наклона
зубьев, будет невозможен переход на другую страницу для продолжения расчета.

2. Введите данные на вкладке

Страница 2

(рис. 8.6).

Особенности ввода некоторых данных на вкладке Страница 2

▼

Коэффициент смещения исходного контура

В случае выбора первого варианта расчета — по межосевому расстоянию (см. раздел
8.1.1 на с. 118) — на второй странице вводятся значения коэффициентов смещения для
каждого колеса с учетом суммарного коэффициента смещения. При этом, используя
контекстное меню поля

Коэффициент смещения исходного контура

, можно выпол!

нить расчет:

▼

по

;

▼

по

;

▼

из условия равнопрочности зубьев шестерни и колеса.

При нажатии кнопки

Рассчитать

для каждого из колес коэффициент смещения будет

рассчитан по коэффициенту смещения другого колеса зубчатой передачи —

по

Рис. 8.5.

123

Глава 8. Цилиндрическая зубчатая передача внешнего зацепления

▼

Диаметр вершин
зубьев со срезом

Диаметр вершин зубьев со
срезом

должен быть всегда

равен или меньше номи!
нального (расчетного) диа!
метра вершин зубьев.

3. Для управления расче!

том и данными исполь!
зуйте кнопки инструмен!
тальной панели (см.
раздел 7.1.3 на с. 116).

В случае невыполнения ка!
ких!либо показателей ка!
чества зацепления выдают!
ся информационные сооб!
щения с рекомендациями по
дальнейшим действиям.

8.2.

Расчет на прочность

В результате расчета на прочность определяются коэффициенты запаса по контактным
напряжениям и напряжениям изгиба.

Поля ввода исходных данных располагаются на одной вкладке. Данные на вкладке

Предмет расчета

(описательная информация о расчете) постоянны для всех видов

расчета передачи (геометрия, прочность, долговечность).

1. Введите исходные данные на вкладке

Страница 1

(рис. 8.7).

Рис. 8.6.

Для зубчатого колеса, спроектированного с нарушением показателей качества зацепле!
ния, могут возникнуть сложности при генерации трехмерной твердотельной модели.

Рис. 8.7.

Часть III.

Расчеты механических передач

124

Особенности ввода некоторых данных

▼

Вариант схем расположения передачи

Нажмите кнопку

Выбрать

и укажите схему расположения передачи в перечне предлага!

емых вариантов (рис. 8.8). Для этого или поставьте номер схемы в поле ввода, а затем
нажмите кнопку

Да

, или дважды щелкните мышью на изображении схемы (например,

рядом с цифрой на рисунке).

▼

Материал зубчатых колес

Введите значение вручную или нажмите кнопку

Выбрать

(в этом случае загрузится

Мо

дуль выбора материалов

, с помощью которого вы сможете указать материал зубчатого

колеса и определить механические свойства этого материала).

▼

Допускаемые контактные напряжения

Допускаемые контактные напряжения

HPmax

(МПа) вводятся автоматически, если ма!

териал был выбран при помощи

Модуля выбора материалов

▼

Для зубьев, подвергнутых нормализации, улучшению или закалке:

HPmax

= 2,8

где

— предел текучести материала при растяжении, МПа.

▼

Для зубьев, подвергнутых цементации:

HPmax

= 40 H

HRC

где

HRC

— твердость поверхности зуба в единицах Роквелла.

Рис. 8.8.

125

Глава 8. Цилиндрическая зубчатая передача внешнего зацепления

▼

Для азотированных зубьев:

HPmax

= 3 H

где

— твердость поверхности зуба в единицах Виккерса.

▼

Допускаемые напряжения по изгибу

Допускаемые напряжения по изгибу

FPM

(МПа) вводятся автоматически, если материал

был выбран при помощи

Модуля выбора материалов

▼

Для легированных и углеродистых сталей при нормализации или улучшении:

где

— твердость поверхности зуба в единицах Бринелля.

▼

Для легированных сталей, содержащих никель более 1%, при цементации:

▼

Твердость активных поверхностей зубьев

Значение вводится автоматически, если материал был выбран при помощи

Модуля вы

бора материалов

▼

Расчетная нагрузка

Расчетная нагрузка

задается на ведущем колесе.

2. Для управления расчетом и данными используйте кнопки инструментальной панели (см.

раздел 7.1.3 на с. 116).

8.3.

Расчет на долговечность

В результате расчета определяется контактная долговечность и долговечность при изги!
бе (в километрах, часах или циклах).

Поля ввода исходных данных располагаются на двух вкладках. Данные на вкладке

Предмет расчета

(описательная информация о расчете) постоянны для всех видов

расчета передачи (геометрия, прочность, долговечность).

1. Введите данные на вкладке

Страница 1

(рис. 8.9).

FMP

FlimM

--------------

4 8H

1 75

---------------

FMP

FlimM

--------------

2650

1 75

----------

1514 3

Часть III.

Расчеты механических передач

126

Особенности ввода некоторых данных на вкладке Страница 1

▼

Предел выносливости по контакту

Предел выносливости по контакту

H lim b

вводится автоматически, если материал был

выбран при помощи

Модуля выбора материалов

▼

При HB < 350, нормализации или улучшении:

H lim b

= 2 H

+70

▼

При HRC > 56, цементации или нитроцементации:

H lim b

= 23 H

HRC

▼

Предел выносливости по изгибу

Предел выносливости по изгибу

f lim b

, соответствующий базовому числу циклов пере!

мены напряжений, вводится автоматически, если материал был выбран при помощи

Мо

дуля выбора материалов

. Он выбирается из таблицы ГОСТ 21354–87 в зависимости от

марки материала и вида термообработки.

▼

Количество сателлитов

Для простой передачи количество сателлитов равно 1. Для планетарной передачи коли!
чество сателлитов задается для того, чтобы пересчитать количество циклов нагружения
солнечной шестерни.

▼

Коэффициент ограничения усталостных повреждений по контакту и изгибу

Значение вводится автоматически, если материал был выбран при помощи

Модуля вы

бора материалов

По умолчанию задается 0,6, но значение может быть изменено при вводе.

Рис. 8.9.

127

Глава 8. Цилиндрическая зубчатая передача внешнего зацепления

▼

Коэффициент запаса прочности (безопасности) по контакту SH

Значение вводится автоматически, если материал был выбран при помощи

Модуля вы

бора материалов

Для зубчатых колес с однородной структурой материала

= 1,1. Для зубчатых колес с

поверхностным упрочнением

= 1,2.

Для передач, выход из строя которых связан с тяжелыми последствиями, рекомендуется
приведенные значения увеличивать до 1,25 и 1,35 соответственно.

▼

Коэффициент запаса прочности (безопасности) по изгибу SF

Значение вводится автоматически, если материал был выбран при помощи

Модуля вы

бора материалов

Коэффициент учитывает нестабильность свойств материала зубчатых колес и ответс!
твенность зубчатой передачи. Выбирается в зависимости от марки материала, способа
термической и химико!термической обработки и заданной вероятности неразрушения
по таблице ГОСТ 21354!87.

Так, для сталей 18ХГТ, 12Х2Н4А, 20Х2Н4А, 12ХНЗА, 20ХН3А, 30ХН3А (цементация) —

= 1,55, а для сталей 38ХС, 45Х, 45 (нормализация, улучшение) —

= 1,75.

▼

Показатель кривой выносливости qH

Значение вводится автоматически, если материал был выбран при помощи

Модуля вы

бора материалов

Начальные значения принимаются:

▼

по контакту —

= 6;

▼

по изгибу —

= 6 — для колес с твердостью поверхности зубьев HB < 350, а также

для колес, закаленных при нагреве ТВЧ с обрывом закаленного слоя у переходной
поверхности, и зубчатых колес со шлифованной переходной поверхностью незави!
симо от твердости и термообработки;

= 9 — для колес с нешлифованной переход!

ной поверхностью при твердости поверхности зубьев HB > 350 и чугунных колес.

▼

Коэффициент, учитывающий шероховатость

Коэффициент определяется по тому из сопряженных колес, зубья которого имеют бо!
лее грубые поверхности, т. е. в зависимости от класса шероховатости поверхности. Зна!
чения коэффициента приведены в табл. 8.3.

По умолчанию задается значение 1,0.

▼

Базовое число циклов при изгибе

По умолчанию задается

NFO

= 4 млн. циклов.

Табл. 8.3. Значения коэффициента, учитывающего шероховатость поверхности

Класс шероховатости поверхности

Коэффициент

>= 7 (R

= 1,25...0,63)

1,00

6 (R

= 2,5...1,25)

0,95

4...5 (R

= 40...10)

0,90

Аскон КОМПАС-3D. Руководство по библиотекам - часть 8