齿轮类零件立体图绘制
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齿轮类零件包括齿轮、蜗杆和蜗轮。
这类零件图中除有视图和技术条件外,还有啮合特性表,它一般在图样的右上角。
一、圆柱齿轮工作图1.视图圆柱齿轮零件图,一般用两个视图表达。
将齿轮轴线横置,采用全剖或半剖画出齿轮零件的主视图,其侧视图可以全画,也可以画成局部视图,只表达出轴孔和键槽的形状和尺寸。
若为斜齿圆柱齿轮,应在图中表示出其螺旋方向。
齿轮轴的视图与轴零件相似。
2.标注尺寸为了保证齿轮加工的精度和有关参数的测量,标注尺寸时要考虑到基准面。
齿轮零件工作图上的各径向尺寸以孔心线为基准注出,齿宽方向的尺寸则以端面为基准标出。
齿轮的分度圆直径是设计计算的基本尺寸,必须标出。
齿根圆是根据齿轮参数加工得到的,其直径按规定不必标注。
对于齿轮轴,不论车削加工还是切制轮齿都是以中心孔作为基准。
3.标注尺寸公差和形位公差齿轮基准面的尺寸公差和形位公差的项目与相应数值的确定都与传动的工作条件有关。
通常按齿轮的精度等级确定其公差值。
以下说明齿轮丁作图上需标注的尺寸公差和形位公差:(1)齿轮的轴孔是加工、测量和装配的重要基准,尺寸精度要求较高,应根据装配图上标定的配合性质和公差精度等级,查公差表,标出其极限偏差值。
(2)齿顶圆的偏差值与该直径是否作为测量基准有关,而且均为负值。
若选择以齿厚的极限偏差来保证齿轮副的侧隙要求时,齿顶圆成为测量基准,则齿顶圆直径的偏差中的齿坯尺寸和形状公差表。
(3)键槽宽度b的极限偏差和尺寸(d-t1)的极限偏差.(4)齿轮齿顶圆的径向圆跳动公差。
(5)齿轮端面的端面圆跳动公差。
(6)键槽的对称度公差。
(7)齿轮毛坯的加工精度对齿轮的加工精度及检测、安装精度的影响很大。
保证毛坯精度,就必须控制齿轮毛坯精度。
4.标注表面粗糙度齿轮加工表面相应的表面粗糙度度量数值查表4。
5.编写啮合特性表在齿轮工作图中应有啮合特性表,将其布置在图幅的右上角。
特性表内容包括:(1)齿轮的基本参数(齿数z,法向模数,齿形角,斜齿轮的螺旋角和旋向等)。
斜齿轮(直齿轮)的制作方法第一步:设置catia,通过工具(tools)——基础结构(options)——显示(relation),勾选“参数”和“关系”选项。
如图1-1和1-2所示:(英文版)(图1-2)(中文版)(图1-2)然后,单击“确定”。
第二步:单击“开始”——形状——创成式外形设计,将会出现“新建零件”窗口,如图2-1,对自己的零件进行命名(注:零件名称只能是英文、下划线和数字,如:xiechilun),单击“确定”,即进入工作界面。
(图2-2)(图2-1)第三步:对齿轮的各项参数进行输入。
参考:斜齿圆柱齿轮中有如下参数及参数关系,不涉及法向参数齿数Z 20 整数模数m 4 实数压力角a 20deg 角度齿顶圆半径 rk = r+m 长度分度圆半径 r = m*z/2 长度基圆半径rb = r*cosa 长度齿根圆半径 rf = r-1.25*m 长度螺旋角 beta 角度齿厚 depth 长度单击界面中的“知识工程”中的“f(x)”,如图3-1所示,进入参数输入界面,如图3-2所示。
(图3-1)输入参数具体步骤:(齿数(整数)、模数(实数)、压力角(角度)、齿厚(长度)螺旋角(角度)五个是需要数值的,其他值由公式计算。
下面以齿数z为例。
)如图3-2(1)选择参数类型,为整数;(2)点击左侧“新类型参数”;(必须先选择参数类型)(3)输入参数名称z;(4)输入参数值20;(5)同样方法输入模数和压力角;(注意更改参数类型)(图3-2)其他四个参数(rk、rf、r和rb)只需执行前三步即可,无需输入数值,可由稍后添加的公式得出;公式的编辑步骤(以rk为例):(5)单击右侧的“添加公式”或是双击参数rk,将会出现“公式编辑器”窗口,如图3-3所示,在黑色框内输入公式:r+m。
单击“确定”,即完成对“rk”的公式的编辑,其值变为“44mm”。
其他三个参数的公式也如此。
最终应为图3-2所示。
第1章初始参数及其设计要求保证机构件强度前提下,注意外形美观,各部分比例协调。
初始参数:功率P=2.8kW,总传动比i=5第2章电动机2.1 电动机的选择根据粉碎机的工作条件及生产要求,在电动机能够满足使用要求的前提下,尽可能选用价格较低的电动机,以降低制造成本。
由于额定功率相同的电动机,如果转速越低,则尺寸越大,价格越贵。
粉碎机所需要的功率为kw=,故P8.2选用Y系列(Y100L2-4)型三相笼型异步电动机。
Y系列三相笼型异步电动机是按照国际电工委员会(IEO)标准设计的,具有国际互换性的特点。
其中Y系列(Y100L2-4)电动机为全封闭的自扇冷式笼型三相异步电动机,具有防灰尘、铁屑或其它杂务物侵入电动机内部之特点,B 级绝缘,工作环境不超过+40℃,相对温度不超过95%,海拔高度不超过1000m,额定电压为380V,频率50HZ,适用于无特殊要求的机械上,如农业机械。
Y系列三相笼型异步电动具有效率高、启动转矩大、且提高了防护等级为IP54、提高了绝缘等级、噪音低、结构合理产品先进、应用很广泛。
其主要技术参数如下:型号:4YL2100-同步转速:min1500r/额定功率:kw=P3满载转速:min1420r/堵转转矩/额定转矩:)⋅TN/(2.2mn最大转矩/额定转矩:)/(T⋅N2.2mn质量:kg3.4极数:4极机座中心高:mm100该电动机采用立式安装,机座不带底脚,端盖与凸缘,轴伸向下。
2.2电机机座的选择第3章 传动比及其相关参数计算3.1 传动比及其相关参数的分配根据设计要求,电动机型号为Y100L2-4,功率P=3kw ,转速n=1420r/min 。
输出端转速为n=300r/min 。
总传动比: 73.430014401===n n i ; (3-1)分配传动比:取3=D i ; 齿轮减速器:58.1373.4===D L i i i ; (3-2) 高速传动比:5.158.14.14.112=⨯==L i i ; (3-3)低速传动比:05.15.158.11223===i i i L 。
第3章齿轮零件齿轮传动是最重要的机械传动之一。
齿轮零件具有传动效率高、传动比稳定、结构紧凑等优点。
因而齿轮零件应用广泛,同时齿轮零件的结构形式也多种多样。
根据齿廓的发生线不同,齿轮可以分为渐开线齿轮和圆弧齿轮。
根据齿轮的结构形式的不同,齿轮又可以分为直齿轮、斜齿轮和锥齿轮等。
本章将详细介绍用Pro/E创建标准直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮、圆弧齿轮以及蜗轮蜗杆的设计过程。
3.1直齿轮的创建3.1.1渐开线的几何分析图3-1 渐开线的几何分析渐开线是由一条线段绕齿轮基圆旋转形成的曲线。
渐开线的几何分析如图3-1所示。
线段s绕圆弧旋转,其一端点A划过的一条轨迹即为渐开线。
图中点(x1,y1)的坐标为:x1=r*cos(ang),y1=r*sin(ang) 。
(其中r为圆半径,ang为图示角度)对于Pro/E关系式,系统存在一个变量t,t的变化范围是0~1。
从而可以通过(x1,y1)建立(x,y)的坐标,即为渐开线的方程。
ang=t*90s=(PI*r*t)/2x1=r*cos(ang)y1=r*sin(ang)x=x1+(s*sin(ang))y=y1-(s*cos(ang))z=0以上为定义在xy平面上的渐开线方程,可通过修改x,y,z的坐标关系来定义在其它面上的方程,在此不再重复。
3.1.2直齿轮的建模分析本小节将介绍参数化创建直齿圆柱齿轮的方法,参数化创建齿轮的过程相对复杂,其中要用到许多与齿轮有关的参数以及关系式。
直齿轮的建模分析(如图3-2所示):(1)创建齿轮的基本圆这一步用草绘曲线的方法,创建齿轮的基本圆,包括齿顶圆、基圆、分度圆、齿根圆。
并且用事先设置好的参数来控制圆的大小。
(2)创建渐开线用从方程来生成渐开线的方法,创建渐开线,本章的第一小节分析了渐开线方程的相关知识。
(3)镜像渐开线首先创建一个用于镜像的平面,然后通过该平面,镜像第2步创建的渐开线,并且用关系式来控制镜像平面的角度。
(4)拉伸形成实体拉伸创建实体,包括齿轮的齿根圆实体和齿轮的一个齿形实体。
Inventor中齿轮的绘制1、新建文件运行Inventor,新建文件,选择【Standard.ipt】,确定后进入草图界面。
2、建立旋转草图通过【直线】工具绘制截面轮廓,并用【通用尺寸】工具进行尺寸标注(其中“216.25”为齿根圆半径,数据以测量数据为准),得到如下草图:Tips:标注前可以先通过【固定】工具,将草图最左端的边固定住,再以从左至右的顺序标注。
图:【固定】工具的位置3、旋转生成齿轮主体点击工具栏的,退出草图。
点击左上角的,在弹出列表中选择“零件特征”,再点击其下面板中的【旋转】工具,选择草图最下端的边为“旋转轴”,确定,得到如下实体:4、建立减重孔草图选中减重孔所在平面,点击工具栏上的,进入草图绘制环境,绘制如下草图:5、拉伸创建一个减重孔退出草图环境,选择“零件特征”下的【拉伸】工具,选择刚绘制的圆草图,布尔方式设置为【切削】,终止方式设置为【贯通】,注意选择合适的拉伸方向。
确认后生成如下实体:6、环形阵列创建多个减重孔点击零件特征下的,选中减重孔特征。
旋转轴选择:点击任意圆柱面。
输入减重孔个数,确认后生成多个减重孔,如下图:7、建立拉伸键槽草图选择齿轮中心凸台的端面为草图平面,进入草图环境,绘制如下草图:8、拉伸键槽退出草图环境,选择“零件特征”下的【拉伸】工具,选择刚绘制的圆草图,布尔方式设置为【切削】,终止方式设置为【贯通】,注意选择合适的拉伸方向。
确认后生成如下实体:9、建立草图绘制轮齿轮廓点击“零件特征”下的,“添加”以下三个参数:模数M、齿数Z、压力角a (本例中的参数与测量数据有出入,以小组数据为准)。
选择未倒角一面的齿轮外缘的端面,创建草图。
绘制6条过圆心的直线,将竖直线“固定”,再将两直线间的角度标注为10度。
过直线与齿根圆的交点作圆的切线,从右至左的切线长度分别为:2ul*PI*M*(Z-2.5ul)/2ul*10deg/(360deg)2ul*PI*M*(Z-2.5ul)/2ul*2*10deg/(360deg)2ul*PI*M*(Z-2.5ul)/2ul*3*10deg/(360deg)2ul*PI*M*(Z-2.5ul)/2ul*4*10deg/(360deg)Tips:标注时选用,点击切线的两端点,应用后生成与直线平行的尺寸,再将尺寸修改为如上公式的值,值不需计算,直接拷贝公式即可。
第1章初始参数及其设计要求保证机构件强度前提下,注意外形美观,各部分比例协调。
初始参数:功率P=2.8kW,总传动比i=5第2章 电动机 2.1 电动机的选择根据粉碎机的工作条件及生产要求,在电动机能够满足使用要求的前提下,尽可能选用价格较低的电动机,以降低制造成本。
由于额定功率相同的电动机,如果转速越低,则尺寸越大,价格越贵。
粉碎机所需要的功率为kw P 8.2=,故选用Y 系列(Y100L2-4)型三相笼型异步电动机。
Y 系列三相笼型异步电动机是按照国际电工委员会(IEO )标准设计的,具有国际互换性的特点。
其中Y 系列(Y100L2-4)电动机为全封闭的自扇冷式笼型三相异步电动机,具有防灰尘、铁屑或其它杂务物侵入电动机内部之特点,B 级绝缘,工作环境不超过+40℃,相对温度不超过95%,海拔高度不超过1000m ,额定电压为380V ,频率50HZ ,适用于无特殊要求的机械上,如农业机械。
Y 系列三相笼型异步电动具有效率高、启动转矩大、且提高了防护等级为IP54、提高了绝缘等级、噪音低、结构合理产品先进、应用很广泛。
其主要技术参数如下:型号:42100-L Y 同步转速:min /1500r 额定功率:kw P 3= 满载转速:min /1420r堵转转矩/额定转矩:)/(2.2m N T n ⋅ 最大转矩/额定转矩:)/(2.2m N T n ⋅ 质量:kg 3.4 极数:4极机座中心高:mm 100该电动机采用立式安装,机座不带底脚,端盖与凸缘,轴伸向下。
2.2 电机机座的选择第3章 传动比及其相关参数计算3.1 传动比及其相关参数的分配根据设计要求,电动机型号为Y100L2-4,功率P=3kw ,转速n=1420r/min 。
输出端转速为n=300r/min 。
总传动比: 73.430014401===n n i ; (3-1)分配传动比:取3=D i ; 齿轮减速器:58.1373.4===D L i i i ; (3-2) 高速传动比:5.158.14.14.112=⨯==L i i ; (3-3)低速传动比:05.15.158.11223===i i i L 。
选取设计树中【前视】基准面,单击;单击,分选取分度圆,单击【构造几何线】图标使分度圆变成虚线实体;单击图工具栏中的图标,移动鼠标至垂线与分度圆的交点处单击,绘制一个点。
用视图工具局部放大分度圆与直线相交部分,单击绘制样条曲线图标键,分别单击新绘曲线和垂直中心线,选取这两个实体,单击草图工具栏中的【镜像实体】图标,则在中键,分别选取这两条曲线,单击,剪除掉齿顶圆与齿根圆中多余的部分,则轮齿的轮廓草图绘制完毕,如图图标单击的外表面,单击单击单击单击单击图标,将切除终止条件设为【完全贯穿】,单击单击【倒角】图标,单击单击单击键,选取所绘三角形和垂直中心线,单击【镜像】图标,在轮齿投影的右上角生成该三角形的镜像。
单击斜齿轮的建模实例说明创建如图2.1 所示的斜齿轮零件模型。
图2.1 斜齿轮模型分析图2.1 所示为要建立的斜齿轮模型,该齿轮的模数齿数均与“直齿轮的建模”中的直齿轮相同,轴心孔的尺寸形状以及倒角的形式也都一样。
所不同的是斜齿轮两端的齿廓有10°角的扭转偏差。
因此在绘制好齿轮轮廓草图后不能采用拉伸凸台特征来构建齿轮实体,而是要在另一基准面上创建旋转10°后的齿廓草图,然后利用放样特征建立三维实体。
其他的实体建模过程与“直齿轮的建模”过程基本相同。
学习目标掌握利用转换实体引用及放样特征构建斜齿轮三维实体模型的方法。
求解步骤1. 创建齿廓草图(1) 单击建立新的文件。
(2) 在设计树中选取【前视】基准面,单击开始绘制草图1。
(3) 参照“直齿轮的建模”中的绘图过程,绘制如图2.5 所示的齿轮轮廓。
图2.5 轮齿轮廓草图(4) 选取前视基准面,单击【参考几何体】图标,在下拉菜单中选择【基准面】,在基准面属性管理器中将距离设定为20mm,单击生成一个距前视基准面20mm的平行基准面1。
(5) 选取新建的基准面,单击打开草图2;在设计树中选取【草图1】,单击绘图工具栏中的【转换实体引用】图标,则草图1 中的齿轮轮廓线被引用到草图2 中。