Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Ход работы
1. Создайте новый документ КОМПАС-Деталь, сохраните его под именем Колесо зубчатое.m3d в директорию, отведенную для файлов редуктора. Выделите в дереве построения плоскость XY и нажмите кнопку Эскиз. Постройте в эскизе контур половины сечения зубчатого колеса. Можете вычерчивать его, как было описано в гл. 2 (главное, чтобы оно имело точные размеры), но значительно проще скопировать этот контур из чертежа редуктора (с верхнего вида). Не забывайте, что контур эскиза не должен содержать разрывов или пересекать сам себя. Кроме того, в эскизе обязательно должна быть одна ось – горизонтальный отрезок, выполненный стилем Осевая и проходящий через точку начала координат эскиза (рис. 3.53).
Рис. 3.53. Эскиз базовой операции вращения колеса
Обратите внимание, все фаски и скругления, которые должны быть на колесе, нарисованы уже в эскизе на углах контура. Тем самым вы избегаете необходимости создавать эти трехмерные элементы с помощью отдельных операций в модели.
Примечание
Модель редуктора не параметризируется, чтобы не усложнять пример, поэтому параметризацию эскизов на время построения можно отключить.
2. Выделите эскиз и нажмите кнопку Операция вращения на панели инструментов Редактирование детали. На вкладке Тонкая стенка панели свойств из раскрывающегося списка Тип построения тонкой стенки выберите значение Нет. Остальные настройки не изменяйте и нажмите кнопку Создать объект. В результате вы должны получить заготовку зубчатого колеса (рис. 3.54).
Рис. 3.54. Заготовка зубчатого колеса
3. Выделите всю деталь (самый верхний элемент дерева построения) и выполните команду Свойства детали контекстного меню. Назначьте детали какой-либо другой цвет, более напоминающий сталь, и установите следующие значения оптических свойств:
· Общий цвет – 25 %;
· Диффузия – 50 %;
· Зеркальность – 60 %;
· Блеск – 40 %;
· Излучение – 85 %.
4. Теперь приступим к созданию отверстий в диске колеса и шпоночного паза в ступице. Выделите в дереве построения плоскость ZY и запустите процесс построения эскиза. В этом эскизе разместите четыре отверстия диаметром 83, 7 мм. Центры отверстий должны лежать на окружности диаметром 258 мм (см. рис. 2.143). Профиль выреза шпоночного паза можно просто скопировать с деталировочного чертежа зубчатого колеса и немного дорисовать (рис. 3.55).
Рис. 3.55. Эскиз для вырезания отверстий в дисках и шпоночного паза в ступице
Примечание
На этом и последующих рисунках эскизов в модели отключен режим отображения Полутоновое. Это сделано для того, чтобы на рисунках в книге лучше были видны линии изображения эскиза (эскиз показан утолщенными линиями, а все остальное – каркасное отображение модели, если смотреть на нее по нормали к плоскости эскиза).
5. Завершите создание эскиза и выполните команду Вырезать выдавливанием, установив направление выдавливания – Два направления, и величину выдавливания – Через все для обоих направлений. Обратите внимание: такое же удаление материала можно было выполнить с помощью двух операций вырезания: сначала отверстий на толщину диска, а потом паза – на ширину ступицы. Однако более рациональным является приведенное здесь решение, когда профили всех вырезов собраны в одном эскизе, а вырезание осуществляется насквозь через всю модель (в оба направления от плоскости эскиза). Полученная модель показана на рис. 3.56.
Рис. 3.56. Модель колеса без зубчатого венца
Теперь перейдем к самому сложному – созданию зубчатого венца колеса. Формирование будет происходить следующим образом: сначала мы выполним один вырез между зубьями в заготовке колеса, потом построим конструктивную ось, совпадающую с геометрической осью колеса, и скопируем полученный вырез по кругу (количество копий будет равно количеству зубьев). На словах это кажется несложным, но выполнить это не очень просто.
Как сформировать собственно вырез между зубьями? Если бы мы создавали прямозубое колесо, то это было бы несложно. Достаточно было бы выполнить эскиз профиля выреза между зубьями колеса в торцевой плоскости колеса, после чего вырезать его выдавливанием через все колесо. Однако у нас косозубое колесо с углом наклона линии зуба 15°. В этом случае вырез пройдет вдоль криволинейной траектории, огибающей поверхность венца колеса, проекция которой на нормальную плоскость составит указанный угол с осью колеса.
Существует много способов построения такого выреза. Они существенно зависят от программных средств для моделирования, предлагаемых тем или иным графическим редактором. В КОМПАС-3D наиболее удобны и приемлемы в плане ресурсоемкости два метода построения вырезов косозубого колеса.
Первый вариант – выполнение выреза по сечениям. При этом в модели колеса строятся эскизы-сечения, плоскости которых удалены от боковой поверхности колеса на величину l = i · b / (nс – 1), где i – порядковый номер эскиза, b – ширина колеса, nс – количество сечений или эскизов. Первый эскиз лежит на торцевой плоскости зубчатого венца, последний – на противоположной торцевой плоскости, остальные равномерно размещены между ними. Каждая плоскость (сечение) содержит эскиз профиля выреза между зубьями, повернутый на угол α относительно изображения предыдущего эскиза. Этот угол определяется соотношением α = l · tg β / dк, где β – угол наклона линии зуба, dк – делительный диаметр зубчатого колеса (рис. 3.57).
Рис. 3.57. Зависимость угла поворота эскиза α от расстояния до плоскости эскиза l
Данный способ подходит для программной реализации зубчатого венца, когда можно создать цикл, в котором одна за другой будут строиться смещенные плоскости, а в них – эскизы сечений, смещаемые на угол α. Создав операцию вырезания по сечениям, вы получите достаточно точный вырез между зубьями, однако этому методу свойственны некоторые недостатки. Материал, который вырезается между двумя смежными эскизами, все равно вырезается по прямой. Из этого вывод – чем больше эскизов, тем точнее получатся зубья в колесе, но при слишком большом количестве зубьев существенно затрудняется их построение и замедляется перестроение зубчатого венца. Хотя, в принципе, для не слишком широких колес достаточно всего 3–5 эскизов.
Второй способ – выполнение выреза между зубьями кинематической операцией. Суть метода состоит в том, что в модели колеса строится сегмент пространственной кривой, имитирующий линию наклона зуба. Вдоль этой кривой «протягивается» профиль выреза, формируя таким образом идеально точный вырез между зубьями. Кривая – это фрагмент спирали, угол подъема витков которой равен углу 90° – β (как вы уже знаете, β – угол наклона линии зуба). Такая спираль должна иметь очень большой шаг и малое количество витков (намного меньше единицы). Как построить такую спираль, будет описано далее, поскольку именно этот способ (как более точный) мы выберем для формирования выреза между зубьями зубчатого колеса.
Продолжим работу над моделью.
1. Выделите торцевую поверхность (плоскую боковую грань) обода колеса и постройте параллельную ей вспомогательную плоскость на расстоянии 2,5 мм (это для того, чтобы эскиз выреза в колесе размещался в той же плоскости, что и в шестерне, поскольку ширина шестерни больше ширины колеса на 5 мм). Чтобы выполнить данную операцию, используйте инструмент Смещенная плоскость панели Вспомогательная геометрия. Запустите процесс построения эскиза. В принципе, эскиз можно размещать в любом месте вдоль делительной окружности на вспомогательной плоскости. Однако вспомните одну из рекомендаций по построению трехмерных моделей: детали желательно создавать так, чтобы их как можно легче было разместить в сборке. Зубчатое колесо при сборке редуктора придется сопрягать с шестерней, а поскольку зацепление в рассматриваемой детали косозубое, это сделать будет не так просто (если вырезать зубчатый венец неаккуратно). Решение напрашивается само собой: необходимо так создавать вырез зубьев на колесе и шестерне, чтобы сразу после вставки в сборку они вошли в зацепление. Этого можно достичь, вырезая первыми в колесе и шестерне именно ту пару зубьев, которая и будет находиться в зацеплении. По данной причине мы создавали смещенную плоскость, а не строили эскиз прямо на боковой поверхности обода.
2. Постройте в эскизе вспомогательные окружности, обозначающие делительный диаметр, а также линию выступов и впадин зубьев. Создайте горизонтальную вспомогательную прямую, проходящую через центр колеса (точка начала координат эскиза). С помощью инструмента Вспомогательная прямая панели Геометрия отложите вниз от этой горизонтальной прямой шесть вспомогательных линий так, чтобы все они проходили через точку начала координат и были смещены между собой на угол γ/8, где γ = 360° / zк (zк – количество зубьев колеса). В нашем случае этот угол будет равен 0,633° или 0°38'. Разделение угла профиля зуба γ на восемь частей условно и принято для облегчения построения (так будет проще сформировать зацепление). Не забывайте, что мы строим зубья упрощенно!
3. Привязываясь к сетке вспомогательных линий, постройте контур профиля выреза между зубьями (рис. 3.58). Вместо эвольвент создайте обычные дуги (команда Дуга по 3 точкам). Эти дуги обязательно должны проходить через точки зацепления, находящиеся на пересечении вспомогательной делительной окружности, а также первой и пятой вспомогательных прямых соответственно (учитывая только те прямые, которые откладывались под углом γ/8 от горизонтали). При желании вы можете также создать скругления на головках и ножках вырезаемых зубьев. Завершите редактирование эскиза.
Рис. 3.58. Эскиз профиля выреза между зубьями
4. Теперь самое интересное – формирование спирали-направляющей. Перейдите на панель инструментов Пространственные кривые. В окне модели выделите вспомогательную плоскость (плоскость, в которой лежит эскиз выреза) и нажмите кнопку Спираль цилиндрическая на панели Пространственные кривые. Используя элементы управления на вкладке Построение панели свойств, настройте параметры создаваемой спирали следующим образом:
· способ построения – По числу витков и шагу;
· количество витков – 0,04 (определяется конструктивно во время построения таким образом, чтобы виток спирали был чуть больше ширины колеса);
· шаг витков – 4721,8 мм (как определяется, рассказано ниже);
· направление построения – Обратное направление (обратное относительно нормали к базовой плоскости спирали);
· направление навивки – Правое;
· начальный угол спирали – 182°. Это угол, который задает начало первого витка на опорной плоскости спирали. Он определяется приблизительно при построении (необходимо, чтобы начало витка попало внутрь контура эскиза выреза между зубьями – точное значение не важно);
· начальная точка спирали – совпадает с точкой начала координат опорной плоскости (то есть лежит на оси колеса);
· диаметр витков спирали (задается на вкладке Диаметр панели свойств) – равный делительному диаметру колеса (404 мм).
Нажмите кнопку Создать объект для завершения формирования спирали (рис. 3.59). Полученный объект лишь отдаленно напоминает спираль вследствие большого заданного шага витков и чрезвычайно малого их количества. Однако с математической точки зрения – это именно спираль. Для нас же главное, что эта кривая идеально описывает пространственное положение линии наклона зуба в косозубом колесе.
Рис. 3.59. Построение спирали-направляющей для вырезания материала между зубьями (способ отображения модели – Без невидимых линий)
Наверняка все написанное выше вызвало у вас больше вопросов, чем дало ответов относительно того, как сформировать направляющую для построения косых зубьев. Пока еще не понятно, откуда взялась величина шага витков, столь огромная и вместе с тем столь точная, где в параметрах спирали указывается угол ее подъема (зависящий от угла наклона линии зуба) и почему можно утверждать, что данная спираль и есть линия наклона зубьев колеса.
На самом деле все просто. Угол подъема витков спирали (обозначим его φ) определяется из соотношения tg φ = h / l, где h – высота спирали, l – длина витков. Соответственно, длину и высоту витков можно определить из уравнений: h = t · n и l = π · d · n, где t – шаг спирали, n – количество витков спирали и d – диаметр спирали. Подставляя предыдущие два выражения в уравнение для определения tg φ, получим tg φ = t / (π · d). Зная, что угол φ = 90° – β, не составит особого труда определить из последнего уравнения требуемый шаг спирали: t = π · d · tg (90° – β). Подставив сюда значение диаметра спирали (404 мм) и угла наклона линии зуба (15°), вы получите величину шага спирали – 4721,8 мм.
Теперь все готово для кинематического вырезания.
1. Нажмите кнопку Вырезать кинематически панели инструментов Редактирование детали. Щелкните на кнопке Сечение на вкладке Параметры панели свойств, затем сразу выделите эскиз профиля выреза между зубьями в дереве построения. Эскиз в окне модели и в дереве построения должен подсветиться красным цветом, а в поле справа от кнопки Сечение должно отобразиться его наименование (у меня это Эскиз:3). Далее щелкните на кнопке Траектория и в дереве построения или прямо на модели выделите спираль. На модели сразу сформируется фантом операции вырезания. Проследите, чтобы в группе кнопок Движение сечения была нажата кнопка Сохранять угол наклона. Подтвердите выполнение операции, нажав кнопку Создать объект. Мы получили первый вырез в зубчатом венце колеса (рис. 3.60).
Рис. 3.60. Вырезание зубьев в колесе
2. Дальнейшая доработка модели не вызывает особенных трудностей, ведь нам осталось всего лишь размножить построенный вырез. Перейдите на панель Вспомогательная геометрия и нажмите кнопку Ось конической поверхности. После этого щелкните в модели на внутренней поверхности отверстия под вал. Если на панели специального построения нажата кнопка Автосоздание, то вы сразу получите нужную вспомогательную ось. В противном случае придется самостоятельно нажать кнопку Создать объект.
3. Вернитесь на панель Редактирование детали, где нажмите кнопку Массив по концентрической сетке. В дереве построения детали в качестве объекта для копирования выделите операцию кинематического вырезания. После этого щелкните на кнопке Ось массива панели свойств, а в дереве построения выделите строку, соответствующую созданной оси конической поверхности. В окне модели отрисуется предварительный фантом массива (по умолчанию в нем лишь четыре копии). В поле N 2 на панели свойств введите количество копий по кольцевому направлению, равное количеству зубьев колеса (71), и нажмите кнопку Создать объект. Трехмерная модель косозубого зубчатого колеса выполнена (рис. 3.61)! Для лучшего представления модели спрячьте спираль, вспомогательную ось и плоскость, воспользовавшись командой Скрыть контекстного меню дерева построений.
Рис. 3.61. 3D-модель косозубого зубчатого колеса
Если у вас возникли какие-либо трудности на любом этапе построения, не отчаивайтесь. Любую операцию или эскиз в модели можно просмотреть, запустив их редактирование. Кроме того, вы можете шаг за шагом повторить весь процесс построения модели, используя для этого дерево построения. В нижней части дерева всегда располагается горизонтальная черта или планка. Если подвести к ней указатель мыши, то он примет вид двунаправленной вертикальной стрелки. Щелкнув на данной планке, вы можете перетаскивать ее мышью вверх по дереву. При этом все операции, которые окажутся ниже планки, будут отменены для модели, то есть исключены из расчета. Данная функция предоставляет очень хорошую возможность по обучению моделированию в КОМПАС-3D: вы поднимаете планку на самый верх дерева, оставляя включенным в расчет только основание детали, а затем постепенно опускаете ее вниз, обращая внимание на те операции, которые вызвали у вас затруднения. По ходу опускания планки модель будет отстраиваться, полностью повторяя все этапы построения.
Примечание
Как вы помните, в КОМПАС-3D V10 появилась весьма удобная команда контекстного меню Указатель под выделенный объект, позволяющая перемещать планку прямо под выделенный элемент в дереве построения.
Дерево построений позволяет также изменить порядок формообразующих операций. Щелкнув кнопкой мыши на узле, обозначающем ту или иную трехмерную операцию, вы можете переместить ее в любое место дерева. Нажав кнопку Перестроить после этого, вы измените строение модели с учетом изменений в дереве. Однако редактирование детали с помощью перетаскивания операций чревато большим количеством ошибок после перестроения. Например, вы можете перетащить операцию Скругление выше формообразующей операции, в результате которой появились ребра, использованные затем для скругления. А если возникнет ошибка, то все настройки операции Скругление будут утеряны. Даже если после этого вы вернете операцию на место, ошибка не исчезнет, так как были утеряны все связи (грани и ребра, указанные при скруглении).
Следующей деталью, которую мы создадим, будет модель ведомого вала редуктора, то есть того вала, на котором будет размещаться смоделированное зубчатое колесо.
Создайте новый документ КОМПАС-Деталь, установите в нем ориентацию Изометрия XYZ и сохраните этот файл под именем Вал ведомый.m3d. Откройте файл сборочного чертежа редуктора – мы воспользуемся частью его изображения для формирования контура эскиза вала.
Любой вал (кроме коленчатых, конечно) – это тело вращения, поэтому очевидно, какую формообразующую операцию мы будем использовать в качестве базовой при моделировании.
1. Выделите в дереве построений плоскость XY и нажмите кнопку Эскиз. Перейдите в окно представления сборочного чертежа и скопируйте половину контура ведомого вала (выделите изображение вала на виде сверху, нажмите сочетание клавиш Ctrl+C и укажите точку привязки – точку начала координат вида). Вернитесь в окно модели и вставьте изображение вала, совместив точку привязки с началом координат эскиза. Поверните вставленное изображение вокруг начала координат на 90° против часовой стрелки. Отредактируйте контур, чтобы в нем не было самопересечений и постройте небольшие скругления (1–1,6 мм) в местах перехода одной ступени в другую. Это делается для того, чтобы позже не применять лишние операции для создания скруглений и фасок на теле модели (рис. 3.62). Не забудьте построить ось вращения, если вы не скопировали ее с чертежа.
Рис. 3.62. Эскиз вала (скругления показаны увеличенно)
2. Нажмите кнопку Операция вращения на панели Редактирование детали. Поскольку контур эскиза не замкнут, то операция автоматически будет настроена на создание тонкостенного тела. Чтобы этого избежать, на панели свойств обязательно нажмите кнопку Сфероид, после чего перейдите на вкладку Тонкая стенка и в списке Тип построения тонкой стенки выберите пункт Нет. Нажмите кнопку Создать объект для завершения выполнения операции вращения (рис. 3.63).
Рис. 3.63. Начало формирования модели вала
3. В свойствах детали выберите другой цвет вала, а также установите следующие значения оптических свойств:
· Общий цвет – 80 %;
· Диффузия – 80 %;
· Зеркальность – 70 %;
· Блеск – 10 %;
· Излучение – 20 %.
Осталось создать шпоночные пазы на выходном участке вала и ступени вала под колесо. Размеры шпонок приведены в гл. 2 (глубина паза на выходной ступени – 7, 5 мм, в ступени под колесо – 9 мм), но мы, как обычно, скопируем их изображения в эскиз со сборочного чертежа редуктора.
1. Активируйте панель инструментов Вспомогательная геометрия и в группе команд построения вспомогательных плоскостей нажмите кнопку Смещенная плоскость. В качестве базовой укажите плоскость ZX, щелкнув на ней в окне модели или дереве построения. Выберите прямое направление смещения создаваемой плоскости и введите значение величины смещения, равное половине диаметра ступени вала под колесо (42,5 мм). Нажмите кнопку Создать объект, после чего завершите выполнение команды.
2. Выделите вспомогательную плоскость и создайте на ней эскиз шпоночного паза. Перейдите на панель Редактирование детали и нажмите кнопку Вырезать выдавливанием. Установите прямое направление выдавливания и задайте величину (глубину) вырезания, равную 9 мм (рис. 3.64). Нажмите кнопку Создать объект для завершения построения шпоночного паза.
Рис. 3.64. Процесс вырезания шпоночного паза
Примечание
Если у вас вдруг нет под рукой сборочного чертежа редуктора, вы можете вставить контуры шпоночных пазов из библиотеки, как это было описано в гл. 2, или воспользовавшись командой Эскиз из библиотеки контекстного меню для выделенной плоскости или плоской грани. Эта команда позволяет сформировать в эскизе профиль того или иного конструктивного элемента, в частности и профиль сечения призматического шпоночного паза.
3. Повторите все указанные действия для выходного участка вала (вспомогательную плоскость сместите на 35, 5 мм в прямом направлении, а паз вырежьте на глубину 7, 5 мм). Создайте небольшое скругление (радиус 0,6 мм) на нижних гранях обоих пазов. Отключите видимость вспомогательных плоскостей, чтобы они не портили внешний вид вала.
Вот и все, модель ведомого вала редуктора готова (рис. 3.65). Не забудьте сохранить документ перед продолжением работы.
Рис. 3.65. 3D-модель ведомого вала редуктора
Вы можете изучить полученную деталь, открыв файл Вал ведомый.m3d из папки Examples\Глава 3\Редуктор цилиндрический прилагаемого к книге компакт-диска.
Ведущий вал-шестерня
Если вы помните, ведущий вал и зубчатая шестерня в нашем редукторе выполняются вместе. Создание этой детали во многом будет напоминать построение двух предыдущих, однако при моделировании вала-шестерни будет описано несколько неочевидных моментов. Во-первых, это положение эскиза выреза между зубьями (оно должно быть таким, чтобы после вставки шестерни в сборку зацепление получилось само собой), а во-вторых, это размещение самой модели в пространстве документа детали.
Поскольку в редукторе ось шестерни смещена от оси колеса по горизонтали на величину межосевого расстояния, предлагаю строить модель вала-шестерни не в начале координат, а сместив ее по оси Z на расстояние aω, что позволит при сборке вставить модель шестерни, привязываясь к точке начала координат, и ничего больше не подгонять. Если при этом будет правильно размещен эскиз выреза между зубьями, то сборка зубчатого зацепления произойдет автоматически и вам не нужно будет накладывать ни одного (!) сопряжения на зубчатую пару. Этот пример очень хорошо продемонстрирует, насколько может упроститься сборка агрегата благодаря разумному построению его отдельных деталей.
1. Нажмите кнопку Смещенная плоскость на панели Вспомогательная геометрия и постройте вспомогательную плоскость, удаленную относительно плоскости XY (базовой) на расстояние 259 мм в обратном направлении (против направления оси Z). Эта вспомогательная плоскость и будет теперь базовой для модели шестерни.
2. Выделите смещенную плоскость и запустите процесс построения эскиза на ней. Сформируйте контур вала-шестерни подобно тому, как мы формировали контур эскиза ведомого вала в предыдущем примере (рис. 3.66). Не забудьте создать скругления в эскизе в местах перехода одной ступени в другую, а также проследите, чтобы в контуре не было разрывов и самопересечений.
Рис. 3.66. Эскиз контура ведущего вала-шестерни
3. С помощью Операции вращения создайте основание модели вала-шестерни (вал необходимо выполнить сплошным сфероидом без тонкой стенки). На выходной ступени создайте шпоночный паз (эскиз можно скопировать с чертежа редуктора или построить самостоятельно по известным размерам) точно так же, как и для ведомого вала. Сначала создаем вспомогательную плоскость, а затем вырезаем паз выдавливанием на глубину 5, 5 мм (рис. 3.67). В свойствах детали настройте оптические свойства вала-шестерни по своему усмотрению.
Рис. 3.67. Начало формирования модели ведомого вала
Далее приступаем к построению зубчатого венца. Порядок его формирования не отличается от создания зубчатого колеса: сначала создаем один вырез, а затем копируем его по концентрической сетке. Сам вырез между зубьями будет сформирован с помощью кинематического вырезания.
1. Выделите правую боковую грань шестерни (правую, если смотреть на вал-шестерню с колеса). Запустите процесс создания эскиза, в котором создайте эскиз выреза между зубьями (рис. 3.68).
Рис. 3.68. Эскиз выреза между зубьями шестерни
Порядок построения эскиза следующий:
1) создайте вертикальную вспомогательную прямую, смещенную влево от начала координат эскиза на 259 мм;
2) постройте горизонтальную прямую, проходящую через центр начала координат. С помощью команды Вспомогательная прямая панели Геометрия постройте две линии, смещенные между собой на угол γ/8 вниз от горизонтальной прямой и четыре вспомогательных линии с таким же смещением вверх по горизонтали. Все эти линии должны проходить через точку начала координат. Угол γ равняется 360° / zш (zш – количество зубьев шестерни). Для нашей шестерни этот угол равен 2,25° (2°15');
3) создайте три окружности, выполненные стилем линии Вспомогательная, обозначающие делительную окружность, окружность впадин и выступов зубьев;
4) сформируйте изображение эскиза, как показано на рис. 3.68. Вместо эвольвент, как было сказано, постройте дуги по трем точкам. Создайте также небольшие скругления на ножке и головке зубьев. Верхнюю дугу немного выгните вверх, чтобы она прошла выше окружности вершин зубьев – при таком ее размещении вы можете быть уверены в том, что нужный шар материала будет вырезан полностью.
Примечание
Если вы совместите оба эскиза вырезов между зубьями колеса и шестерни в одной плоскости, то увидите, что вырезаемая пара зубьев соприкасается точно в точке зацепления. Зубья не очень точные, зато само зацепление выдержано достаточно четко.
2. Создадим направляющую для кинематического вырезания. Принцип построения повторяет процесс создания направляющей для вырезания первой пары зубьев колеса (команда Спираль цилиндрическая панели Пространственные кривые), поэтому далее приведены только параметры спирали:
· способ построения – По числу витков и шагу;
· количество витков – 0,125 (определяется конструктивно);
· шаг витков – 1332,4 мм (рассчитывается по формуле, выведенной ранее для угла наклона линии зубьев 15° и диаметра витков 114 мм);
· направление построения – обратное;
· направление навивки – левое;
· начальный угол спирали – 0° (по умолчанию витки должны начинаться непосредственно с эскиза, если вы разместили его, как показано на рис. 3.68);
· точка привязки – координаты в опорной плоскости спирали (–259;0);
· диаметр спирали – 114 мм.
Для подтверждения построения спирали нажмите кнопку Создать объект.
3. Все готово для кинематического вырезания. Нажмите кнопку Вырезать кинематически на панели инструментов Редактирование детали и укажите в качестве исходных объектов для операции эскиз профиля выреза и спираль-направляющую. Полученный вырез показан на рис. 3.69.
Рис. 3.69. Вырезание зубьев на шестерне
4. И наконец, размножим вырезы и сформируем зубчатый венец. С помощью команды Ось конической поверхности создайте конструктивную ось шестерни. Для этого после вызова команды укажите любую цилиндрическую поверхность вала-шестерни.
5. Нажмите кнопку Массив по концентрической сетке на панели Редактирование детали. В качестве оси для копирования укажите только что созданную конструктивную ось, а объектом копирования будет служить операция кинематического вырезания. Задайте количество копий по кругу равное 20 (количество зубьев шестерни) и нажмите кнопку Создать объект. Используйте команду Скрыть контекстного меню, чтобы убрать из модели вспомогательные элементы: две конструктивные плоскости, спираль и ось массива. 3D-модель вала-шестерни готова (рис. 3.70).
Рис. 3.70. 3D-модель ведущего вала-шестерни
Корпусные детали механизмов (у нас это корпус и крышка редуктора) весьма сложны для моделирования из-за наличия различных конструктивных элементов: опорных лап, фланцев, бобышек, отверстий под крепежные болты и т. п. Более того, любая такая деталь (неважно, это корпус редуктора или самолета) кроме технологических должна отвечать определенным эстетическим требованиям, что еще более усложняет проектирование и моделирование изделия.
Известно, что чем сложнее деталь, тем больше способов для ее создания можно придумать. Очевидно, что способ для построения корпуса редуктора, предложенный в этой книге, далеко не единственный и, возможно, не самый лучший. Однако я считаю его самым простым и наиболее подходящим для обучения разработке действительно сложных моделей. Можете быть уверены: если вы самостоятельно и, главное, досконально разберетесь в приведенном примере, вы сможете создать любые другие детали.
Начнем, как обычно, с создания документа КОМПАС-Деталь, установки ориентации Изометрия XYZ и сохранения пока еще пустого документа в файл под именем Корпус.m3d.
Очень важно для столь больших и сложных моделей правильно выбрать часть детали, которая будет служить основанием в модели. Предлагаю в качестве основания принять фланец корпуса, потому что именно его длина и ширина определяют габариты корпуса, что позволит нам при дальнейшей разработке модели так или иначе от него отталкиваться.
1. Выделите плоскость ZX и запустите процесс создания эскиза на ней. Размеры фланцев корпуса мы проработали при выполнении чертежа редуктора. Можете построить их снова в эскизе (в гл. 2 это было детально описано), а можете скопировать изображение из чертежа (вида сверху). Если вы решили копировать изображение, привязываться нужно к точке начала координат вида (пересечение осей), поскольку мы будем строить корпус, как и другие детали, таким образом, чтобы сразу вставить его в сборку и не спрягать.
2. Перед продолжением работы эскиз нужно немного подправить. Во-первых, следует убрать изображение опорных поверхностей бобышек и мест крепления крышек подшипников – они будут формироваться позже. Во-вторых, следует оставить на фланце все изображения отверстий (отверстий именно во фланцах, а не в бобышках). В-третьих, весь эскиз необходимо повернуть на 90° против часовой стрелки. Полученный эскиз должен выглядеть как на рис. 3.71.
Рис. 3.71. Эскиз для формирования фланца корпуса
3. После завершения редактирования эскиза создайте фланец, выдавив эскиз с помощью команды Операция выдавливания в сторону, противоположную нормали, на расстояние 13 мм (толщина фланца корпуса). Лучше в поле Расстояние 2 на панели свойств ввести значение 13, 01, а не ровно 13. Это связано с тем, что в дальнейшем мы будем «приклеивать» к фланцу стенки и другие элементы корпуса, и будет лучше, если они будут немного пересекаться (при «приклеивании» встык позже могут возникнуть ошибки расчета геометрии модели, не зависящие от пользователя).
4. Перейдем к созданию стенок корпуса. Начнем с передней стенки. Выделите нижнюю плоскую грань фланцев и вызовите команду Эскиз. Привязываясь к уже существующей геометрии 3D-модели, постройте эскиз, показанный на рис. 3.72. Расстояние между параллельными линиями контура равно толщине стенки корпуса, то есть 8 мм. Закончите построение эскиза, отжав кнопку Эскиз на панели Текущее состояние.
Рис. 3.72. Эскиз профиля передней стенки редуктора
5. Теперь начните создание эскиза в плоскости ZY. Нарисуйте в нем кривую, очерчивающую изгиб передней стенки редуктора (рис. 3.73). Ее также можно скопировать с главного вида чертежа редуктора (так будет даже точнее). При создании этого эскиза необходимо учесть, что система, устанавливая ориентацию по нормали к плоскости эскиза, разворачивает модель вверх дном. Это значит, что изображения всех эскизов, размещенных в плоскости ZY или параллельных ей плоскостях (которые отвечают изображениям главного вида), придется рисовать симметрично относительно горизонтальной оси. Проще говоря, «вверх ногами».
Рис. 3.73. Изгиб передней стенки редуктора: кривая на чертеже (а) и ее размещение в эскизе (б)
Внимание!
Начало траектории должно лежать точно в плоскости эскиза кинематической операции. Из этого следует, что если вы выдавили фланец на 13, 01 мм, то и ордината начала траектории во втором эскизе должна равняться 13, 01 мм. Не больше и не меньше (потому что эскиз лежит в нижней горизонтальной грани фланца). Иначе вы просто не сможете выполнить кинематическую операцию.
6. Создав эти два эскиза, нажмите кнопку Кинематическая операция панели Редактирование детали и постройте переднюю стенку редуктора. В качестве базового эскиза укажите профиль стенки, а в качестве траектории – только что созданную кривую-контур корпуса. В группе кнопок Движение сечения нажмите кнопку Параллельно самому себе. Создайте кинематическую операцию. В результате к фланцу редуктора будет «приклеена» его передняя стенка (рис. 3.74).
Рис. 3.74. Добавление передней стенки корпуса редуктора
7. Аналогично создайте и заднюю стенку корпуса редуктора. Эскиз кинематической операции будет иметь ту же форму, что и на рис. 3.72, только разместится на левой стороне фланца (в режиме редактирования эскиза – в нижней части эскиза). Направляющую можно скопировать с главного вида чертежа. Полученная стенка показана на рис. 3.75. Направляющие обеих операций кинематического «приклеивания» больше не будут использоваться, поэтому их можно спрятать.
Рис. 3.75. Добавление задней стенки корпуса редуктора
8. Теперь можно перейти к построению боковой стенки. Ее можно выполнить обычным выдавливанием на величину толщины стенок, просто заполнив материалом детали промежуток между задней и передней стенками корпуса. Эскиз операции выдавливания должен повторять контуры краев уже построенных стенок и фланца корпуса (рис. 3.76). Опорная плоскость эскиза – внутренняя торцевая грань фланца (вдоль его длинной стороны). Полагаю, вам будет несложно его построить.
Рис. 3.76. Эскиз для выдавливания боковой стенки корпуса редуктора
9. Завершив построение эскиза, выполните операцию выдавливания, установив обратное направление действия операции, а величину выдавливания равной 8 мм (рис. 3.77).
Рис. 3.77. Добавление боковой стенки корпуса редуктора
Вторую боковую стенку пока не создавайте, мы к ней приступим чуть позже.
10. Следующим шагом в построении модели корпуса будет создание мест крепления крышек подшипников. Вернитесь к чертежу редуктора и определите расстояние от внешней поверхности боковой стенки редуктора до опорной поверхности, на которую ложится торец крышки подшипника. Это расстояние составляет 40 мм. Создайте плоскость, смещенную наружу из корпуса редуктора, удаленную на указанное расстояние от внешней поверхности корпуса (напомню, для этого следует воспользоваться командой Смещенная плоскость).
Эту плоскость желательно сразу сделать невидимой. Создайте на этой плоскости эскиз, состоящий из полуокружности радиусом 100 мм (радиус крышки подшипника ведомого вала) с центром в точке начала координат и отрезка, соединяющего концы построенной дуги (рис. 3.78). Завершите создание эскиза.
Рис. 3.78. Эскиз для формирования мест крепления крышек подшипника
11. Теперь создайте точно такой же эскиз на внешней грани боковой стенки корпуса (на той грани, относительно которой и была смещена на 40 мм вспомогательная плоскость). Только радиус полуокружности сделайте немного больше, например 106 мм, чтобы место крепления крышки было сформировано с небольшим уклоном. Обязательно соедините концы построенной дуги отрезком.
12. Нажмите кнопку Операция по сечениям на панели Редактирование детали. В качестве исходных объектов для данной команды укажите два только что созданных эскиза. В модели сформируется место под крышку подшипника ведомого вала (рис. 3.79) с небольшим уклоном, поскольку радиус полуокружности второго эскиза мы принимали немного большим.
Рис. 3.79. Место крепления крышки подшипника
13. Аналогично постройте место крепления крышки подшипника ведущего вала. При этом используйте уже созданную смещенную плоскость и внешнюю грань стенки корпуса. Радиусы полуокружностей составляют 88 и 94 мм соответственно (размеры под крышку подшипника быстроходного вала). Кроме того, центры окружностей смещены в эскизах влево на величину межосевого расстояния передачи (259 мм). Материал, как и для тихоходного вала, добавьте с помощью операции по сечениям.
14. Как видите, на корпусе вокруг мест крепления крышек не хватает бобышек под болты, стягивающих корпус и крышку редуктора. Создадим их. Выделите плоскость ZX и постройте в ней эскиз первого сечения бобышки (рис. 3.80). Координаты центра полуокружности посмотрите на чертеже. Они должны совпадать с координатами центра отверстия под болт в бобышке, а радиус полуокружности задайте равным 25, 5 мм.
Рис. 3.80. Эскиз первого сечения бобышки
15. Наверное, вы уже поняли, что бобышки мы также будем создавать с помощью операции по сечениям. Из этого следует, что нам необходимо выполнить хотя бы еще одно сечение. Постройте вспомогательную плоскость, параллельную плоскости ZX и смещенную вниз от нее на величину 70 мм (высота бобышек, определенная с чертежа). Создайте на этой плоскости эскиз, в котором разместите окружность радиусом 16 мм. Центр окружности должен иметь те же координаты, что и центр дуги в эскизе первого сечения.
16. По двум построенным эскизам создайте операцию по сечениям, в результате получится первая бобышка со стороны ведомого вала. Чтобы создать вторую такую же бобышку (рис. 3.81), зеркально отобразите ее относительно плоскости XY. Для этого используйте команду Зеркальный массив панели Редактирование детали, после вызова которой сначала выделите в дереве построения плоскость симметрии, а затем объект для копирования – операцию по сечениям, сформировавшую первую бобышку. Для создания зеркальной копии нажмите кнопку Создать объект.
Рис. 3.81. Бобышки
17. По такому же принципу строятся бобышки на местах крепления крышек ведущего вала. Однако перед тем, как выполнить зеркальное отображение, необходимо будет создать вспомогательную плоскость, параллельную плоскости XY и смещенную от нее в обратном направлении на величину межосевого расстояния. Именно эту плоскость следует указать при следующем выполнении команды Зеркальный массив для создания копии бобышки справа от тихоходного вала.
18. Создадим отверстия под крепежные болты в местах крепления крышек подшипников. Выделите боковую плоскую грань, на которую будут устанавливаться крышки, и вызовите команду Отверстие на панели инструментов Редактирование детали. На панели Выбор отверстия укажите отверстие под именем Отверстие 04 и задайте для него следующие значения параметров: диаметр зенковки D – 13 мм, диаметр отверстия d – 12 мм (диаметр фиксирующих крышку винтов) и глубина отверстия H – 30 мм. Введите координаты точки привязки центра отверстия на опорной плоскости: абсцисса – 0, ордината – 85 (значение ординаты положительное, поскольку ось Y в эскизах на плоскостях, параллельных плоскости ZY, направлена вниз).
19. Выполните еще пять таких же отверстий на той же плоскости со следующими координатами: на ведомом валу – (–73, 61; 42,5) и (73, 61; 42,5), на ведущем валу – (–259; 75), (–194, 05; 37, 5) и (–323, 95; 37, 5). Координаты размещения отверстий можете рассчитать вручную, исходя из того, что радиусы размещения болтов на крышках ведомого вала – 85 мм, ведущего – 75, а болты смещены между собой на 60°. Однако значительно проще измерять эти координаты по центрам изображений шапочек фиксирующих винтов на главном виде чертежа редуктора. Отверстия под винты показаны на рис. 3.82.
Рис. 3.82. Отверстия под фиксирующие винты в местах крепления крышек подшипников
20. Добавим днище модели корпуса. Эскиз для этого элемента копировать неоткуда, поэтому придется использовать смекалку и пространственное мышление и выполнить его самостоятельно. Оптимальной плоскостью для размещения эскиза является XY. Начните создания эскиза и добавьте в него следующие вспомогательные прямые:
· четыре горизонтальных прямых. Первая из них должна быть смещена вниз от оси X на 262 мм (самая нижняя точка редуктора), две следующие обозначают толщину днища (они выше первой прямой соответственно на 4 и 12 мм), и последняя прямая обозначает толщину опорного фланца корпуса, равную 17 мм (то есть абсцисса этой прямой составляет –245 мм);
· три вертикальных прямых. Первая будет проходить через точку начала координат, а две другие должны быть смещены от нее на 77, 5 и 144, 75 мм вправо. Последние две вертикальные линии обозначают границы опорных лап корпуса.
21. Отталкиваясь от точек пересечения вспомогательных линий и используя команду Непрерывный ввод объектов панели Геометрия, постройте контур поперечного сечения днища (рис. 3.83).
Рис. 3.83. Эскиз сечения днища корпуса
Совет
Можно сначала выполнить лишь половину эскиза, а затем симметрично отобразить ее относительно вертикальной осевой.
22. Закончив построение эскиза, вызовите команду Операция выдавливания. Выберите направление выдавливания – Два направления, задайте величину выдавливания в прямом и противоположном направлениях по 129 и 273 мм соответственно (эти значения устанавливаются на главном виде чертежа). Выполните операцию.
23. Нам необходимо создать два ребра жесткости в модели: по одному под каждой крышкой подшипника. Начнем с ребра жесткости на месте крепления крышки ведомого вала. Выделите в дереве модели ортогональную плоскость XY и постройте в ней эскиз ребра (рис. 3.84). Размеры не имеют большого значения, главное, чтобы концы контура, который в данном случае состоит всего из одного отрезка, находились в теле детали.
Рис. 3.84. Эскиз ребра жесткости
24. Выйдите из режима редактирования эскиза и нажмите кнопку Ребро жесткости на панели Редактирование детали. Настройте параметры операции следующим образом:
· положение ребра – в плоскости эскиза;
· направление построения – обратное;
· угол наклона – 3°;
· способ построения тонкой стенки (настраивается на вкладке Толщина) – Средняя плоскость;
· толщина ребра (задается на вкладке Толщина) – 4 мм.
После этого нажимайте кнопку Следующий сегмент (она размещена на вкладке Параметры) до тех пор, пока стрелка, отображающая направление построения уклона на фантоме операции, не будет указывать в сторону боковой стенки редуктора. После этого можете завершить настройку параметров операции и создать ребро жесткости (рис. 3.85).
Рис. 3.85. Ребро жесткости: общий вид (а) и уклон в сторону корпуса (б)
25. Аналогично выполните второе ребро, размещаемое под местом крепления крышки быстроходного вала. В качестве базовой плоскости для его эскиза выберите плоскость, относительно которой выполнялось зеркальное копирование правой бобышки на быстроходном валу (напомню, эта плоскость параллельна плоскости XY и находится на расстоянии 259 мм от нее). Параметрам формообразующей операции Ребро жесткости задайте такие же настройки, как и при построении первого ребра.
26. Вас, несомненно, интересует, как долго в модели будет оставаться огромная дыра на месте второй боковой стенки и не пора ли выполнять все описанные выше действия (создание отверстий, бобышек, ребер и т.п.) с другой стороны корпуса редуктора. Поспешу вас обрадовать: ничего подобного делать не придется! Все указанные элементы можно просто зеркально отразить.
Нажмите кнопку Зеркальный массив на панели Редактирование детали. Укажите в качестве плоскости симметрии плоскость ZY, а в качестве объектов копирования следующие элементы детали (их лучше выделять в дереве построения):
· операция выдавливания боковой стенки;
· операции добавления материала по сечениям, формирующие места крепления крышек и бобышки на корпусе;
· все отверстия под фиксирующие винты;
· ребра жесткости.
Нажмите кнопку Создать объект, чтобы получить зеркальную копию выбранных элементов (рис. 3.86).
Рис. 3.86. Применение зеркального копирования при моделировании детали корпуса
27. Добавим в модели отверстия под болты в бобышках и отверстия в самом корпусе под подшипники обоих валов.
Для эскиза отверстий в бобышках выберите верхнюю плоскую грань фланцев, совпадающую с ортогональной плоскостью ZX. Само изображение эскиза скопируйте с вида сверху чертежа редуктора (при копировании в качестве базовой точки следует выбрать точку начала координат вида, а после вставки изображение повернуть на 90° против часовой стрелки). Для формирования отверстий в бобышках воспользуйтесь инструментом Вырезать выдавливанием панели Редактирование детали. Следует выбрать прямое направление вырезания (то есть в направлении нормали к плоскости эскиза), а величину выдавливания задать равной 70 мм (высота бобышек).
Эскиз отверстий под подшипники будет содержать две окружности с диаметрами, равными диаметрам внешнего кольца подшипников ведущего и ведомого валов (соответственно 120 и 140 мм). Центр первой окружности (для ведомого вала) совпадает с точкой начала координат эскиза. Центр второй (меньшей) окружности смещен на 259 мм вправо по оси X (рис. 3.87). Сам эскиз должен быть размещен на плоскости ZY.
Рис. 3.87. Эскиз отверстий под подшипники в корпусе
28. Создайте отверстия с помощью вырезания выдавливанием. Направление вырезания – Два направления, способ выдавливания по каждому из направлений – До ближайшей поверхности. При выборе такого способа выдавливания нет необходимости указывать точное значение величины выдавливания – система определит его автоматически. Подтвердив выполнение операции вырезания, вы получите практически готовую модель корпуса редуктора (рис. 3.88).
Рис. 3.88. Вырезание отверстий под болты в бобышках и под подшипники в корпусе
29. Для большей реалистичности модели добавьте скругления внутри и снаружи корпуса, на кромках, фланцах и пр. (рис. 3.89). Радиусы скруглений определяйте конструктивно. Постарайтесь за один вызов команды Скругление выполнять как можно скруглений ребер с одним радиусом.
Рис. 3.89. Скругления в модели
Иногда при попытке скругления нескольких ребер сразу система выдает сообщение Невозможно выполнить операцию скругления. Это означает, что программе не удается корректно рассчитать скругление определенного радиуса на каком-либо из выделенных ребер. В таком случае придется методом последовательного исключения перебирать все ребра или изменять их радиус, пока скругление не выполнится.
Совет
При выполнении операции Скругление вам в основном придется работать только с ребрами в окне модели. Чтобы другие объекты при этом не мешали, настройте фильтр выделения таким образом, чтобы система «видела» только ребра. Для этого активируйте панель Фильтры компактной панели и нажмите кнопку Фильтровать ребра. После выполнения скруглений снимите действие фильтра, щелкнув на кнопке Фильтровать все.
Модель практически готова, за исключением одного маленького, но непростого элемента: в передней стенке редуктора необходимо сформировать нишу, куда будет вставлен маслоуказательный жезл.
1. Запустите процесс построения эскиза на плоскости ZY. Перенесите в него с чертежа контур выступа на корпусе, в который вставлен маслоуказательный жезл. Обратите внимание: простым вращением мы не сможем получить трехмерный элемент требуемой формы, поэтому пока скопировать необходимо только образующую конуса-ниши, а отрезок, обозначающий опорную поверхность ниши, не трогать. Не забудьте, что после копирования изображения в эскиз его нужно будет симметрично отобразить относительно оси X.
2. Постройте отрезок стиля Осевая, совпадающий с обводом корпуса (то есть с проекцией линии внешней поверхности передней стенки на плоскость эскиза). Создайте перпендикулярную вспомогательную прямую к этому отрезку (команда Перпендикулярная прямая панели Геометрия), проходящую через точку пересечения проекции опорной плоскости ниши для жезла и контура обвода корпуса. Создайте еще одну вспомогательную прямую так, чтобы она совпадала с первым (скопированным с чертежа) отрезком. Удлините этот отрезок вдоль построенной прямой до точки пересечения вспомогательных линий. Создайте еще один отрезок от точки пересечения прямых по нормали к осевой линии. Полученный эскиз показан на рис. 3.90.
Рис. 3.90. Контур ниши под маслоуказательный жезл
3. Выполните команду Операция вращения панели Редактирование детали для только что сформированного эскиза. Настройте ее на создание сфероида, после чего на вкладке Тонкая стенка запретите выполнение тонкой стенки. Из раскрывающегося списка Направление выберите пункт Средняя плоскость, а в поле Угол 1 введите значение 180 (в результате эскиз будет повернут на 90° в каждую сторону от плоскости эскиза). Завершите выполнение операции (рис. 3.91).
Рис 3.91. Начало формирования ниши в корпусе под маслоуказательный жезл
4. Создайте еще один эскиз в этой же плоскости. В нем разместите один отрезок, который обозначит опорную поверхность ниши. Скопируйте его из чертежа, но обязательно проследите, чтобы его первая точка не располагалась на передней стенке редуктора, а лишь максимально приближалась к ней. Вторая точка отрезка должна немного выступать за контур-образующую ниши (рис. 3.92).
Рис. 3.92. Эскиз для формирования опорной поверхности под жезл
4. Основываясь на последнем эскизе, выполните команду Сечение по эскизу панели Редактирование детали. Проследите, чтобы на панели свойств было выбрано прямое направление отсечения.
5. Создайте еще один эскиз на плоской грани, образованной сечением по эскизу. В нем прямо под ручкой постройте окружность с диаметром, равным диаметру ступени жезла (рис. 3.93). С помощью измерений на чертеже определяем этот диаметр (он составляет 16 мм). Для данного эскиза проделайте операцию вырезания выдавливанием на расстояние 12 мм в прямом направлении (глубину вырезания также получаем с чертежа).
Рис. 3.93. Эскиз первого отверстия в нише
6. Аналогично выполните еще одно вырезание, уже собственно отверстия в корпусе под жезл. Разместите окружность диаметром 9 мм на той же плоскости, что и предыдущий эскиз. Величину выдавливания определите произвольно, исходя из того, что отверстие должно насквозь проходить через переднюю стенку, но при этом не затронуть днище корпуса. Рекомендую принять расстояние вырезания равным 100 мм. Проследите также, чтобы центры окружностей двух последних эскизов точно совпадали (можно просто скопировать первую окружность во второй эскиз, привязываясь к началу координат, а потом уменьшить ее диаметр до 9 мм), иначе отверстия в нише будут несоосны. Полученное отверстие для маслоуказательного жезла показано на рис. 3.94.
Рис. 3.94. Ниша под маслоуказательный жезл
И последнее – вырежьте в опорных лапах отверстия под фундаментные болты.
Таким образом, мы завершили создание сложной модели корпуса одноступенчатого редуктора, для чего нам пришлось выполнить более трех десятков формообразующих операций и множество сложнейших эскизов (рис. 3.95).
Рис. 3.95. 3D-модель корпуса редуктора
Если у вас возникнут затруднения на любом этапе построения, загрузите и проанализируйте модель из файла Корпус.m3d, который находится на прилагаемом к книге компакт-диске в папке Examples\Глава 3\Редуктор цилиндрический. При необходимости запустите редактирование любой трехмерной операции, чтобы ознакомиться с ее настройками, или редактирование эскиза, чтобы детально изучить находящееся в нем изображение.
Еще одна корпусная деталь не менее сложной конфигурации, чем корпус, – это крышка редуктора. Несмотря на некоторые существенные отличия внешнего вида, порядок ее построения будет таким же, как и процесс создания корпуса. Более того, большинство конструктивных элементов (фланцы, места крепления крышек подшипников, бобышки) выполняются аналогично тем же элементам на корпусе редуктора. С учетом этого процесс формирования трехмерной модели крышки будет приведен в упрощенном виде.
Создайте новый документ, установите ориентацию Изометрия XYZ и сохраните его в папку проекта под именем Крышка редуктора.m3d.
1. Первым шагом, как и при выполнении модели корпуса, будет создание фланца крышки. Это просто сделать: выделите плоскость ZX, создайте в ней эскиз продольного сечения фланца, после чего выдавите его в прямом направлении на расстояние 10 мм (толщина фланца крышки редуктора). Эскиз фланца можете скопировать из модели корпуса – его при этом не придется как-либо редактировать или поворачивать, достаточно будет просто скопировать в буфер обмена из одного эскиза и вставить из буфера в другой.
2. Настройте оптические свойства детали, чтобы они отличались от предлагаемых по умолчанию.
3. В верхней плоской грани фланца постройте эскиз поперечного сечения стенки крышки редуктора. Изображение эскиза должно напоминать поперечное сечение стенки корпуса (см. рис. 3.72). Разница состоит лишь в том, что толщина стенки крышки меньше толщины стенки корпуса и составляет 7, 5 мм.
4. В крышке, в отличие от корпуса редуктора, нет передней и задней стенок, поэтому формирование стенки крышки мы выполним за один вызов команды Кинематическая операция. Направляющей будет служить контур крышки редуктора, взятый с главного вида чертежа и размещенный в эскизе на плоскости ZY. Обратите внимание: после копирования контура в эскиз его придется отобразить относительно оси X, поскольку система при создании эскиза в плоскости ZY (или параллельной ей) размещает модель таким образом, что она оказывается перевернутой (рис. 3.96).
Рис. 3.96. Эскиз → траектория для создания стенки крышки редуктора
5. Выполните кинематическую операцию. Убедитесь, что в группе кнопок Движение сечения нажата кнопка Сохранять угол наклона. Сразу сделайте невидимой эскиз-траекторию (команда контекстного меню Скрыть в дереве построений). В результате вы получите стенку крышки редуктора (рис. 3.97).
Рис. 3.97. Начало формирования крышки редуктора
6. Создайте боковую стенку крышки при помощи Операции выдавливания. Как и при построении боковой стенки корпуса, выполняя эскиз для выдавливания, пользуйтесь привязками к уже существующей геометрии детали. По сути, изображение в эскизе представляет собой эквидистанту к направляющей, использовавшейся в предыдущей операции. Контур в эскизе должен быть замкнут, то есть края эквидистанты следует соединить отрезком. Сам эскиз должен размещаться в плоскости, которая совпадает с внутренней боковой гранью фланца, размещенной вдоль длинной его стороны. При таком расположении эскиза выдавливание выполняется в противоположном к нормали направлении, а его величина равняется толщине стенки крышки (7, 5 мм). Формирование данного трехмерного элемента показано на рис. 3.98.
Рис. 3.98. Эскиз боковой стенки и сама стенка, «приклеенная» выдавливанием к модели
7. Далее одно за другим создайте места крепления крышек подшипников, а также бобышки на них. Порядок построений аналогичен созданию таких же элементов корпуса. Для мест крепления крышек подшипника сначала выполняем плоскость, смещенную относительно наружной поверхности боковой стенки. Смещение этой плоскости должно быть на 0,5 мм больше, чем аналогичной плоскости в модели корпуса, поскольку толщина стенки крышки на 0,5 мм меньше, чем стенки корпуса. Потом постройте два эскиза с полуокружностью и отрезком, соединяющим ее концы, в каждом. Один из эскизов расположите в смещенной вспомогательной плоскости, другой (который больше) – на внешней поверхности боковой стенки крышки редуктора. Выполните операцию по сечениям.
8. Бобышки создаются аналогично, только вспомогательную плоскость для эскиза верхней опорной площадки бобышек нужно смещать в прямом направлении (величину смещения оставить той же, что и в корпусе, – 70 мм). Эскизы основания и верхней площадки бобышек скопируйте из модели корпуса. Как и в корпусе, каждую правую бобышку получайте при помощи зеркального копирования (команда Зеркальный массив панели Редактирование детали). Не забудьте сразу скрыть все вспомогательные плоскости. После проведенных преобразований модель примет следующий вид (рис. 3.99). Обратите внимание, что все перечисленные трехмерные элементы добавлены только с одной стороны крышки, с другой стороны модели на месте боковой стенки пока остается дыра.
Рис. 3.99. Добавление мест крепления крышек подшипников и бобышек в модель крышки редуктора
9. С помощью последовательных вызовов команды Отверстие постройте шесть отверстий под винты, фиксирующие крышки подшипников. Отверстие настройте так, как описано в п. 18 и 19 при построении корпуса. Координаты отверстий те же, но ординату везде нужно брать со знаком «–».
10. Создайте ребро жесткости над местом крепления крышки подшипника тихоходного вала. Эскиз ребра разместите в плоскости XY приблизительно так, как показано на рис. 3.100.
Рис. 3.100. Эскиз ребра жесткости крышки редуктора
11. С помощью элементов управления панели свойств настройте параметры команды Ребро жесткости:
· положение ребра – в плоскости эскиза;
· направление построения – обратное;
· угол уклона ребра – 3°;
· толщина ребра (задается на вкладке Толщина) – 4 мм;
· тип построения тонкой стенки (выбирается из раскрывающегося списка на вкладке Толщина) – средняя плоскость.
12. Создайте ребро жесткости (рис. 3.101). Над местом крепления крышек подшипника ведущего вала ребро жесткости создавать не надо.
Рис. 3.101. Ребро жесткости
13. Вновь воспользуйтесь командой Зеркальный массив панели Редактирование детали и создайте копии боковой стенки бобышек и прочих элементов крышки, симметричных относительно плоскости ZY. Для этого после вызова команды и указания плоскости симметрии, выделите в дереве построения модели все формообразующие операции, кроме первых двух (выдавливания и кинематической), затем нажмите кнопку Создать объект.
14. Создайте отверстия под болты в бобышках и под подшипники в крышке способом, аналогичным описанному для корпуса. Чтобы упростить задачу, воспользуйтесь готовыми эскизами из модели корпуса редуктора.
15. Сформируйте скругления на фланцах, опорных площадках бобышек и прочих местах в модели крышки (рис. 3.102).
Рис. 3.102. Доработка крышки редуктора
16. Осталось сформировать отверстие, позволяющее осматривать внутренности редуктора без его остановки и разборки, а также четыре отверстия под болты, которые будут фиксировать крышку смотрового отверстия на крышке редуктора. Эти отверстия создадим при помощи команды Вырезать выдавливанием панели Редактирование детали, а эскиз для этой операции разместим на плоской грани верхней стенки редуктора. В эскизе необходимо построить прямоугольник размером 100 × 75, после чего создать скругления на его углах радиусом 10 мм каждое. Само размещение прямоугольника в эскизе не столь важно, главное, чтобы точка пересечения его диагоналей находилась на оси Y. Напротив середины каждой стороны прямоугольника создайте окружность радиусом 4, 5 мм. Центры верхней и нижней окружностей должны быть удалены от сторон прямоугольника на 12,5 мм, центры боковых окружностей – на расстояние вдвое меньшее (рис. 3.103).
Рис. 3.103. Эскиз для вырезания смотрового отверстия
Модель крышки редуктора готова (рис. 3.104).
Рис. 3.104. 3D-модель крышки редуктора
Все остальные детали редуктора (крышки подшипников, маслоудерживающие кольца, маслоуказательный жезл, крышка смотрового отверстия, ручка-отдушина, распорные кольца и пр.) совсем простые по сравнению с корпусом и крышкой. Большинство из них выполнены всего лишь одной или двумя формообразующими операциями (как правило, операцией вращения).
Для создания маслоудерживающих колец достаточно скопировать в эскиз их базовой (и одновременно единственной операции) контур профиля сечения половины кольца с чертежа, добавить ось и выполнить вращение (рис. 3.105). В модели редуктора есть два разных кольца: на ведомом и ведущем валах, поэтому создавать их придется отдельно (если быть точным, то маслоудерживающих колец четыре, но они попарно одинаковы, поэтому на каждый вал мы будем вставлять два кольца из одного файла).
Рис. 3.105. Построение 3D-модели маслоудерживающего кольца
Модели маслоудерживающих колец находятся в файлах Кольцо маслоудерживающее 1.m3d и Кольцо маслоудерживающее 2.m3d, которые находятся в папке Examples\Глава 3\Редуктор цилиндрический прилагаемого к книге компакт-диска (здесь и далее индекс 1 означает ведущий вал, 2 – ведомый).
Не намного сложнее построение сквозной крышки подшипника (их также должно быть две: на тихоходном и быстроходном валах). Сначала выполняется операция вращения эскиза, который содержит контур сечения половины крышки и ось вращения, а затем на фланцах крышки вырезаются отверстия диаметром 12 мм под фиксирующие винты (рис. 3.106). Эскиз скопируйте из верхнего вида чертежа редуктора (его даже не придется редактировать).
Рис. 3.106. Построение 3D-модели сквозной крышки подшипника
Файлы деталей сквозных подшипниковых крышек Крышка подшипника сквозная 1.m3d и Крышка подшипника сквозная 2.m3d находятся в папке Examples\Глава 3\Редуктор цилиндрический прилагаемого к книге компакт-диска.
Глухие крышки строятся подобно сквозным (их также должно быть две). Отличие состоит только в том, что в глухих крышках нет отверстия для выхода вала, поэтому эскиз их базовой операции вращения незамкнут (его концы лежат на оси вращения). Это стоит учитывать при настройке параметров вращения: на панели свойств необходимо будет установить способ выполнения операции – сфероиди отключить создание тонкой стенки. В остальном порядок построения такой же, как и для сквозных крышек: скопировав в эскиз из чертежа контур половины сечения глухой крышки: выполняем команду Операция вращения, после чего на фланцах вырезаем шесть отверстий, размещенных на окружности соответствующего диаметра (рис. 3.107, а). Файлы деталей глухих крышек подшипника Крышка подшипника глухая 1.m3d и Крышка подшипника глухая 2.m3d находятся на прилагаемом к книге компакт-диске в папке Examples\Глава 3\Редуктор цилиндрический. Такие детали как маслоуказательный жезл (рис. 3.107, б) и кольцо распорное (рис. 3.107, в), вообще созданы одной операцией. Полагаю, имея под рукой чертеж редуктора, вам не составит особого труда взять из него нужные эскизы и самостоятельно создать данные детали. Соответствующие файлы Маслоуказательный жезл.m3d и Кольцо распорное.m3d находятся на прилагаемом к книге компакт-диске в папке Examples\Глава 3\Редуктор цилиндрический.
Рис. 3.107. Детали редуктора: глухая крышка подшипника (а), маслоуказательный жезл (б), кольцо распорное (в)
На этом первый этап создания трехмерной модели одноступенчатого цилиндрического редуктора (построение всех деталей, входящих в агрегат) можно считать завершенным. Наступило время перейти к сборке.
Сборка является завершающим этапом разработки (проектирования) любого изделия. Как правило, процесс сборки намного проще процесса построения сложной 3D-модели. Однако это не означает, что при собирании механизма не возникает никаких проблем. Иногда правильно соединить два компонента очень сложно.
Именно поэтому ранее неоднократно акцентировалось внимание на том, что детали следует строить так, чтобы их как можно легче было помещать в сборку. Сейчас вы поймете, что наши усилия при размещении эскизов для вырезания первой пары зубьев на шестерне и колесе были не напрасны.
В этом разделе вы научитесь вставлять в сборку стандартные или библиотечные компоненты (болты, гайки, шайбы, подшипники), правильно сопрягать компоненты, а также копировать компоненты с помощью команд создания массивов.
Создайте документ КОМПАС-Сборка, установите в нем ориентацию Изометрия XYZ и сохраните его в папку проекта под именем _РЕДУКТОР.a3d. Закройте все лишние графические и трехмерные документы, чтобы не мешали работать, и приступайте к сборке.
1. Нажмите кнопку Добавить из файла на панели инструментов Редактирование сборки. Система выдаст стандартное окно открытия файла, в котором вам необходимо перейти в папку, в которой хранятся все файлы проекта. Проследите, чтобы в раскрывающемся списке Тип файла был выбран пункт КОМПАС-Детали (*.m3d). Выберите файл под названием Колесо зубчатое.m3d (в окне предварительного просмотра справа от списка файлов должна отобразиться содержащаяся в нем модель) и нажмите кнопку Открыть. Окно открытия файла исчезнет, а в сборке появится фантомное отображение модели зубчатого колеса, которое будет перемещаться по документу за указателем мыши (рис. 3.108). Фантом добавляемого компонента привязан к указателю в точке начала своей локальной системы координат (ЛСК).
Рис. 3.108. Вставка компонента в сборку (фантом)
2. Необходимо совместить начало локальной системы координат колеса с началом системы координат документа-сборки. Это можно выполнить двумя способами: подвести указатель к началу координат и, когда возле него возникнет условное изображение точки, щелкнуть кнопкой мыши или ввести в соответствующие поля на панели свойств нулевые координаты. Больше ничего с колесом делать не надо: сопрягать его пока не с чем, а фиксацию для первого компонента система устанавливает автоматически. Можете только поменять название вставленной детали в дереве сборки.
Примечание
Признаком того, что компонент зафиксирован, является буква (ф) перед названием компонента в дереве сборки.
3. Теперь вставим в сборку ведомый вал. Вновь воспользуйтесь командой Добавить из файла и выберите файл модели ведомого вала (Вал ведомый.m3d). Как и при вставке колеса, совместите центр ЛСК добавляемой модели с началом координат сборки, после чего вставьте компонент, щелкнув кнопкой мыши (рис. 3.109). Колесо и вал были созданы таким образом, что при вставке моделей в точку начала координат зубчатое колесо получилось насаженным на вал, и нам опять ничего не придется сопрягать. Просто зафиксируйте модель вала в пространстве сборки (команда контекстного меню Включить фиксацию в дереве построений) и измените имя компонента в дереве сборки.
Рис. 3.109. Вставка ведомого вала в сборку
4. Следом за ведомым валом добавим в сборку ведущий вал-шестерню. Действуйте так же, как и при вставке ведомого вала и зубчатого колеса: просто вставьте вал-шестерню в точку начала координат сборки. Поскольку при построении модели шестерни мы смещали ее вправо на величину межосевого расстояния, а при вырезании первой пары зубьев эскиз размещали так, чтобы он автоматически вошел в зацепление с аналогичным эскизом колеса, то зубья передачи сразу после вставки войдут в зацепление (рис. 3.110). Вам опять не придется ничего делать, кроме фиксации компонента.
Рис. 3.110. Зубчатое косозубое зацепление
Как видите, мы уже вставили в сборку третью деталь, а группа сопряжений все еще пуста! Обратите внимание: мы получили зубчатое косозубое зацепление без единого сопряжения. А если бы мы не предприняли определенные меры при моделировании зубчатых венцов деталей зацепления, правильно соединить колеса было бы совсем не просто. В нашем же случае и зубья корректно зацепились и шестерня удалена от колеса ровно на межосевое расстояние, притом без каких-либо дополнительных усилий с нашей стороны.
5. Перейдем к сборке подшипниковых узлов на валах. С помощью команды Повернуть панели Вид разверните сборку в окне представления так, чтобы внешняя ступень ведомого вала была направлена к вам. Вставьте модель из файла Кольцо распорное.m3d в произвольную точку сборку сборки, недалеко от ведомого вала (рис. 3.111, а). Сразу точно позиционировать кольцо не удастся, поэтому в данном случае не обойтись без сопряжений. Щелкните на кнопке Соосность панели инструментов Сопряжения. В качестве объектов для сопряжения по очереди укажите любую цилиндрическую поверхность сначала на распорном кольце, потом на ведомом валу. Задать объект для сопряжения можно только в окне модели, щелкнув на нем кнопкой мыши. При указании объект (грань, плоскость, ребро и пр.) подсвечивается красным цветом. Если вы ошиблись и неправильно выбрали объект, нажмите кнопку Указать заново на панели специального управления и вновь выберите объект. Если на панели специального управления нажата кнопка Автосоздание объекта, то сразу после задания цилиндрических граней на кольце и валу распорное кольцо переместится и примет такое положение, чтобы его ось и ось вала совпадали (рис. 3.111, б). Осталось только подвинуть кольцо вверх по валу и упереть его в торец зубчатого колеса. Для этого нажмите кнопку Совпадение объектов панели Сопряжения и по очереди укажите в окне сборки плоскую боковую грань ступицы колеса и боковую грань кольца, которой она должна прилегать к колесу. Распорное кольцо сразу займет свое место (рис. 3.111, в). Нажмите кнопку Перестроить, чтобы окончательно утвердить все изменения в положении объектов. Раскройте узел Группа сопряжений в дереве модели, чтобы убедиться, что в него добавлено два элемента, отвечающих каждому из добавленных в сборку сопряжений.
Рис. 3.111. Вставка и размещение распорного кольца: добавление компонента в сборку (а), наложение сопряжения Соосность (б), наложение сопряжения Совпадение объектов (в)
6. Добавьте в сборку из файла Кольцо маслоудерживающее 2.m3d соответствующий компонент. С помощью команды Соосность установите сопряжение этого кольца с валом подобно только что рассмотренному примеру с распорным кольцом. Однако не стоит спешить задавать совпадение боковой поверхности маслоудерживающего кольца и буртика ступени вала, в который оно должно упираться. Все дело в том, что кольцо из файла вставилось наружу боковой плоской гранью, которая должна упереться в буртик. Это значит, что если мы сейчас выполним операцию Совпадение объектов, то система разместит маслоудерживающее кольцо так, что оно войдет в тело распорного кольца. Чтобы избежать этого, после вызова команды Совпадение объектов отожмите кнопку Автосоздание объекта. Потом, как и обычно, укажите две плоских грани, которые необходимо сопрячь (одну на кольце, вторую на валу), после чего в группе кнопок Ориентация на панели свойств нажмите кнопку Обратная ориентация. В результате маслоудерживающее кольцо развернется на 180° (не отменяя действия сопряжения) и установится правильно (рис. 3.112). Для фиксации компонента обязательно нажмите кнопку Создать объект, поскольку автосоздание было отключено.
Рис. 3.112. Вставка маслоудерживающего кольца
Примечание
После того как на маслоудерживающее кольцо было наложено сопряжение Совпадение объектов, предыдущее сопряжение – Соосность – стало отображаться в дереве модели как неверное, несмотря на то, что сама по себе соосность вала и отверстия кольца не нарушено. Все дело в том, что последнее сопряжение развернуло кольцо, из-за чего система и посчитала это ошибкой. В принципе, маслоудерживающее кольцо уже размещено и сопряжения не так важны: можете просто зафиксировать его и удалить сопряжение Соосность из дерева сборки.
7. Теперь самое главное – вставка самого подшипника. Система КОМПАС-3D располагает обширной базой типовых трехмерных моделей, начиная от шайб и колец и заканчивая фланцами, ниппелями, тройниками и пр. Эти модели входят в состав библиотеки стандартных изделий. Безусловно, что в этой библиотеке присутствуют различные типоразмеры подшипников.
Внимание!
Если у вас версия КОМПАСа ниже V8 Plus или же у вас нет лицензии на использование библиотеки стандартных изделий, то воспользоваться данным приложением будет невозможно. В этом случае модели подшипников вам придется создавать самостоятельно.
Чтобы вызвать эту библиотеку, выполните команду меню Библиотеки → Стандартные изделия → Вставить элемент. В окне сборки появится окно библиотеки, в котором по разделам сгруппированы различные стандартные конструкторские элементы.
8. Раскройте раздел Подшипники качения → Тип 0. Радиальные шариковые (рис. 3.113). Дважды щелкните на пункте Подшипник ГОСТ 8338—75 (нужный нам типоразмер подшипника), после чего в окне библиотеки отобразится таблица всех параметров данного подшипника (рис. 3.114). Щелкните на любом из параметров в разделе Конструкция и размеры и в появившемся окне выберите требуемый типоразмер подшипника.
Рис. 3.113. Библиотека стандартных изделий
Рис. 3.114. Размеры подшипника
9. В раскрывающемся списке d, диаметр отверстия выберите значение 80, в списке D, наружный диаметр – 140. При задании каждого параметра система будет автоматически убирать из таблицы все размеры, которые не подходят для выбранных значений предыдущих параметров, поэтому в списке B, ширина останется только одно доступное значение – 26. Снимите флажок Создать объект спецификации – пока нам это не нужно. Выбрав все размеры, нажмите кнопку Применить. Окно библиотеки закроется, и подшипник можно будет вставить в любую точку сборки. Обратите внимание, в дереве сборки значок подшипника отличается от значков других деталей – таким значком обозначаются все стандартные (библиотечные) компоненты сборки.
10. После вставки подшипника создайте сопряжение Соосность цилиндрической поверхности его внутреннего кольца и поверхности участка вала под подшипник, а также сопряжение Совпадение объектов между боковой плоской гранью внутреннего кольца и поверхностью выступа на маслоудерживающей крышке, в которую должно упереться внутреннее кольцо подшипника. Первый подшипниковый узел успешно собран (рис. 3.115).
Рис. 3.115. Подшипниковый узел ведомого вала
Все остальные подшипниковые узлы собрать еще проще, поскольку ни в одном из них нет распорного кольца, а маслоудерживающие кольца упираются прямо в бурт вала. Подшипники ведущего вала-шестерни также вставьте из библиотеки стандартных изделий. Их размеры приведены в гл. 2.
11. В реальном производстве после запрессовки подшипников на вал весь комплекс (зубчатое зацепление) вставляется и фиксируется в корпусе редуктора. Поступим и мы таким же образом и добавим в сборку корпус. Для этого вставьте модель корпуса из файла в точку начала координат и зафиксируйте его (не забывайте давать понятные имена компонентам в дереве сборки). Подшипниковые узлы установятся точно в отведенные им места в корпусе редуктора (рис. 3.116).
Рис. 3.116. Сборка подшипниковых узлов и вставка зубчатой передачи в корпус
12. В отверстие на передней стенке редуктора можете сразу вставить маслоуказательный жезл. Сначала нужно будет выполнить сопряжение Соосность для цилиндрических поверхностей в отверстии корпуса и на самом жезле, после чего установить касание нижней грани ручки жезла и опорной поверхности ниши. Как обычно, зафиксируйте добавленный компонент и измените его название в дереве модели.
13. Установите крышку редуктора на корпус. Ее также достаточно просто вставить в точку начала координат сборки и зафиксировать (рис. 3.117).
Рис. 3.117. Добавление крышки редуктора
Следующим шагом в сборке редуктора будет фиксация подшипников от осевых смещений, то есть установка и привинчивание крышек подшипников. В качестве примера рассмотрим посадку и крепление глухой крышки подшипника ведомого вала, все остальные устанавливаются подобным образом.
Вставьте крышку из файла Крышка подшипника глухая 2.m3d и создайте сопряжение Соосность между отверстием под крышку (в корпусе или крышке редуктора – не имеет особого значения) и какой-либо цилиндрической поверхностью на самой крышке (рис. 3.118). Добавьте сопряжение Совпадение объектов, чтобы фланец крышки лег точно на поверхность мест крепления крышки. Проследите, чтобы отверстия под фиксирующие винты в крышке подшипника совпали с отверстиями на корпусе и крышке редуктора.
Рис. 3.118. Установка крышки подшипника
Откройте окно менеджера библиотек при помощи одноименной кнопки на панели инструментов Стандартная. В разделе Машиностроение запустите библиотеку крепежа, в ней перейдите в папку БОЛТЫ и дважды щелкните на строке Болты с шестигранной головкой. В результате появится диалоговое окно, в котором вам следует настроить требуемые параметры вставляемого крепежного элемента. Из раскрывающегося списка Диаметр выберите значение 12, а в списке Длина установите 35, все остальные настройки оставьте без изменений. Нажмите кнопку OK, чтобы начать вставку болта в сборку.
Теперь научимся пользоваться автосопряжениями при вставке моделей. Система КОМПАС-3D позволяет при вставке библиотечных деталей в сборку сразу накладывать на них определенные сопряжения, чтобы после завершения вставки компонент был расположен точно в нужном месте и принял необходимую ориентацию в пространстве.
Для этого после закрытия диалогового окна библиотеки подведите указатель к отверстию в крышке, в которое должен быть вставлен болт. Когда грани отверстия подсветятся голубоватой пунктирной линией, а около указателя появится условное изображение поверхности, щелкните в окне кнопкой мыши. Болт еще не зафиксирован, но теперь его фантом будет перемещаться только вдоль оси указанной цилиндрической поверхности (отверстия в крышке подшипника). Чтобы зафиксировать шапочку болта, подведите указатель к поверхности фланца крышки, с которой должна стыковаться опорная поверхность шапочки, и один раз щелкните кнопкой мыши. Болт будет установлен. Чтобы зафиксировать его, нажмите кнопку Создать объект или воспользуйтесь сочетанием клавиш Ctrl+Enter (рис. 3.119).
Рис. 3.119. Использование автосопряжений при вставке библиотечного элемента
В остальные отверстия вставлять винты не надо: мы заполним их с использованием команд создания массивов.
Перейдите на панель инструментов Вспомогательная геометрия и с помощью уже знакомой нам команды Ось конической поверхности постройте прямо в сборке вспомогательную ось. В качестве базовой поверхности для операции укажите боковую цилиндрическую грань крышки подшипника.
Нажмите кнопку Массив по концентрической сетке панели Редактирование сборки. Перейдите на вкладку Выбор объектов панели свойств и нажмите кнопку Компоненты. После этого в дереве сборки выделяйте компоненты, которые необходимо копировать. У нас всего один такой компонент – болт, фиксирующий подшипниковую крышку. Затем перейдите на вкладку Параметры, нажмите кнопку Ось массива и в дереве сборки или в окне модели выделите вспомогательную ось. В поле N 2 введите количество копий по кольцевому направлению равное 6. Для построения массива нажмите кнопку Создать объект (рис. 3.120).
Рис. 3.120. Размещение винтов на крышке подшипника с помощью копирования по массиву
Установите крышки и винты на оставшиеся три подшипниковых узла.
Примечание
Поскольку нам больше не придется вставлять в сборку компоненты, привязываясь к началу координат, можете отключить отображение начал координат всех компонентов, так как они только портят внешний вид сборки. Для этого воспользуйтесь командой меню Вид → Скрыть → Начала координат. С помощью других команд меню Вид можете скрыть и другие конструктивные элементы сборки (оси, плоскости, трехмерные кривые и пр.).
Закрыв крышками все подшипники, добавим в сборку элементы крепежа, стягивающие корпус и крышку у бобышек. Вообще говоря, при создании редуктора в реальных условиях сначала соединяются между собой корпус и крышка с помощью болтов на фланцах и бобышках и лишь после этого на подшипники ставятся крышки. Однако при построении модели сборки важен только конечный результат (то есть готовая модель сборки), а порядок добавления деталей в сборку и способы их сопряжения имеют второстепенное значение.
Раскройте в Менеджере библиотек библиотеку крепежа, перейдите в папку БОЛТЫ и выберите строку Болты с шестигранной головкой. Настройте параметры добавляемого в сборку библиотечного элемента следующим образом: диаметр – 14 мм, длина – 160 мм (длина болта определяется с учетом того, что суммарная длина обеих бобышек составляет 140 мм). Используя автосопряжения при вставке компонента из библиотеки, установите болт в отверстие одной из бобышек крышки редуктора (рис. 3.121, а). Перейдите в библиотеке крепежа в папку ШАЙБЫ и выберите строку Шайбы пружинные. Появится окно настройки параметров трехмерных моделей пружинных шайб. Из раскрывающегося списка Тип выберите пункт Нормальные, а из списка Диаметр стержня – значение 14. Запустите процесс построения и вставки шайбы в сборку, нажав кнопку OK. С помощью автоматического наложения сопряжений сразу поместите фантом шайбы на вставленный в бобышку болт, а затем совместите торцевую поверхность шайбы с нижней опорной поверхностью бобышки корпуса (рис. 3.121, б). Аналогично добавьте в сборку гайку, тем самым завершив формирование крепежного элемента. Для этого в библиотеке крепежа перейдите в папку ГАЙКИ и выберите строку Гайки шестигранные. В появившемся окне из раскрывающегося списка Тип выберите пункт Нормальные, а также задайте диаметр гайки равным 14 мм. Все остальные настройки можете не изменять. Нажмите кнопку ОK и совместите отверстие фантома гайки со стержнем болта, а ее торцевую поверхность – с нижней торцевой поверхностью шайбы. Зафиксируйте компонент, нажав кнопку Создать объект. Получится готовое болтовое соединение бобышек корпуса и крышки редуктора (рис. 3.121, в).
Рис. 3.121. Формирование болтового соединения с помощью библиотечных элементов: добавление болта (а), шайбы (б) и гайки (в)
Теперь необходимо создать такие же крепежные элементы на всех бобышках в редукторе. Можно, конечно, один за другим добавлять элементы из библиотеки крепежа, сопрягая их при вставке в сборку, и потратить на это большое количество времени. А можно применить команду построения массива и получить все крепежные элементы сразу.
Перейдите на панель Редактирование сборки и нажмите кнопку Массив по сетке. На вкладке Выбор объектов на панели свойств щелкните на кнопке Компоненты. Система перейдет в режим, при котором будет ожидать указания компонентов для копирования. Это означает, что вам необходимо выделить в дереве сборки или прямо в окне представления модели базовые компоненты для массива: болт, шайбу и гайку на бобышке. При выделении не нужно удерживать нажатой клавишу Shift или Ctrl, поскольку все объекты, на которых вы будете щелкать кнопкой мыши после нажатия кнопки Компоненты, автоматически добавляются в список компонентов для копирования. Чтобы снять выделение с какого-либо компонента, необходимо либо щелкнуть на нем еще раз, либо удалить его из списка компонентов на панели свойств.
Перейдите на вкладку Параметры панели свойств и нажмите кнопку Первая ось. Система перейдет в режим ожидания указания первой оси двумерного массива. Вам следует задать любое прямолинейное ребро в сборке, параллельное оси Z. Это может быть, например, одно из ребер с длиной стороны фланца корпуса или крышки редуктора. В поле N 1 введите количество копий массива вдоль первой оси, равное 2. Настройте направление смещения копий при помощи кнопок-переключателей группы Направление 1. Это направление может быть разным в зависимости от того, какое ребро вы указали в качестве первой оси, но главное, чтобы копии двумерного массива смещались вправо от оригинала. Нажмите кнопку Вторая ось и укажите еще одно ребро, определяющее второе направление в двумерном массиве. Разумеется, оно должно быть прямолинейным и перпендикулярным первой оси. В качестве второй оси также можете выбрать одно из ребер фланца корпуса или крышки редуктора, находящееся на короткой стороне фланца. Выделив ребро, в текстовое поле N 2 задайте количество копий вдоль второй оси также равное 2. Сделайте так, чтобы копии смещались вглубь редуктора. В полях Шаг 1 и Шаг 2 введите величину шага между копиями элементов вдоль первой и второй осей массива. Значения этих величин легко определить на чертеже редуктора, измерив расстояние между центрами отверстий под болты в бобышках (значения шагов равны соответственно 192 и 221 мм).
Если вы все правильно настроили, то фантомы копий крепежных элементов (элементов массива) должны разместиться точно в предназначаемых для них отверстиях бобышек. Нажмите кнопку Создать объект для подтверждения создания массива.
Аналогично описанному выше создайте болтовые соединения на бобышках мест крепления крышек быстроходного вала (то есть сначала вам необходимо вставить болт, шайбу и гайку в одну из бобышек около крышки ведомого вала, а затем создать их копии, используя операцию Массив по сетке). При копировании следует задать значения параметров, указанные выше, кроме шага копирования вдоль первой оси: для ведущего вала он будет равняться 167, 75 мм. Полученный всего за два вызова команды Массив по сетке крепеж на бобышках показан на рис. 3.122.
Рис. 3.122. Соединение болтами бобышек крышки и корпуса редуктора с помощью команды Массив по сетке
Пользуясь методикой, изложенной выше, постройте массив из крепежных соединений на левом и правом краях фланцев корпуса и крышки. Для этого сначала соберите один крепежный пакет (болт – шайба – гайка) в одном из отверстий краев фланцев (рис. 3.123), а затем создайте массив по сетке из четырех элементов.
Рис. 3.123. Болтовое соединение фланцев корпуса и крышки
Параметры крепежных деталей, вставляемых из библиотеки, должны быть следующими:
• болт с шестигранной головкой: диаметр – 10 мм, длина – 38 мм, тип – нормальный;
• шайба пружинная: диаметр – 10 мм;
• гайка шестигранная: диаметр – 10 мм, тип – нормальная.
Разумеется, при вставке библиотечных моделей применяйте автосопряжения, как это было показано на предыдущем примере.
При настройке параметров команды Массив по сетке в качестве направляющих (осей) можете выбирать любые из прямолинейных ребер на гранях фланцев или корпуса, или крышки. Шаг по каждому из направлений определите на чертеже. Вдоль длинной стороны фланца шаг сетки массива составляет 618, 475 мм, а вдоль короткой – 89 мм. Не удивляйтесь, что значения приведены с такой точностью. Это объясняется тем, что если вы зададите неправильный шаг, копии крепежных элементов не попадут точно в предназначаемые для них отверстия (это особенно ощутимо для больших массивов). Возможно, на глаз это не будет заметно, но сборка получится неточной, и раньше или позже эти ошибки все равно проявятся.
Оставшиеся два отверстия во фланцах по боках редуктора придется заполнить вручную, поскольку создавать массив из двух компонентов нецелесообразно.
Для завершения нажмите кнопку Перестроить и сохраните сборку.
Мы подошли к завершающему этапу построения сборки. Нам осталось только закрыть смотровое отверстие крышкой, вставить в эту крышку ручку-отдушину, позволяющую выходить наружу нагретым газам при интенсивной работе редуктора, и закрепить данную крышку болтами.
Уверен, что самостоятельно создать модели крышки смотрового отверстия и ручки-отдушины для вас уже не проблема. Эскиз операции вращения для получения модели ручки отдушины можете скопировать из чертежа. Крышку смотрового отверстия постройте, используя эскиз смотрового отверстия в крышке редуктора (габаритные размеры крышки 150 × 100 мм, диаметр отверстия под ручку – 12 мм). Эти модели вы также можете просто скопировать в папку своего проекта из файлов Крышка смотрового отверстия.m3d и Ручка-отдушина.m3d, которые находятся в папке Examples\Глава 3\Редуктор цилиндрический компакт-диска, прилагаемого к книге.
Вернемся к сборке. Вызовите команду Добавить из файла, выберите файл модели крышки смотрового отверстия и вставьте ее в любой точке над крышкой редуктора. Установите сопряжение Совпадение объектов между нижней гранью крышки смотрового отверстия и верхней плоской гранью крышки редуктора (плоскостью, на которой должна лежать крышка). После этого вызовите команду Соосность и задайте сопряжение между цилиндрическими поверхностями отверстия под болт, фиксирующий крышку смотрового отверстия, в самой крышке и в крышке редуктора (рис. 3.125). Если сопряжения наложены правильно, то все отверстия в крышке должны совпасть с отверстиями в корпусной детали. Зафиксируйте крышку и назначьте ей какое-нибудь значимое имя в дереве построений.
Рис. 3.124. Модели крышки смотрового отверстия и ручки-отдушины
Рис. 3.125. Сопряжение крышки смотрового отверстия
Добавьте в сборку из файла модель ручки-отдушины и сопрягите ее с центральным отверстием в крышке смотрового отверстия. Для этого, как обычно, хватит последовательного применения двух сопряжений – Соосность и Совпадение объектов. После этого разместите в отверстиях крышки четыре болта (из библиотеки крепежа) диаметром 8 мм и длиной 22 мм.
Последнее, что необходимо доработать в модели редуктора, – это шпонки на валах. Я специально не описывал процесс моделирования этих деталей (хотя, в принципе, их очень просто моделировать и описывать много бы не пришлось) и не упоминал об их вставке в сборку, чтобы на их примере продемонстрировать процесс создания детали в сборке.
На некоторое время сделайте невидимыми (с помощью команды Скрыть контекстного меню каждого компонента в дереве сборки) крышку редуктора и зубчатое колесо. Это сделано для того, чтобы они не мешали нам во время построения. Выделите плоскую грань в шпоночном пазу под колесом на ведомом валу (рис. 3.126) и нажмите кнопку Создать деталь. Система предложит ввести имя создаваемого компонента и указать путь, куда сохранять файл новой детали. Назовите файл Шпонка 22.m3d (первый индекс – это номер вала, второй – номер шпонки на валу) и сохраните его в одну папку со всеми файлами редуктора.
Рис. 3.126. Выделение опорной плоскости для создания детали в контексте сборки
После сохранения файла сборка перейдет в режим контекстного редактирования, все пассивные детали будут отображены зеленым цветом, а на выбранной плоскости сразу запустится процесс формирования эскиза первой (базовой) формообразующей операции новой детали. Перенесите в этот эскиз изображение профиля паза под шпонку (с чертежа или с эскиза выреза шпоночного паза в модели тихоходного вала). Создайте элемент выдавливания на построенном эскизе, величину выдавливания установите равной 14 мм (высота шпонки берется из справочной литературы), направление – прямое.
После выдавливания, не выходя из режима редактирования детали, отключите видимость ведомого вала, чтобы иметь доступ к нижней грани шпонки. С помощью операции Скругление создайте скругления радиусом 1 мм на верхней и нижней гранях шпонки. Завершите процесс контекстного редактирования детали, для чего следует отжать кнопку Редактировать на месте на панели инструментов Текущее состояние. Модель призматической шпонки, соединяющей ведомый вал с зубчатым колесом, готова, причем сразу размещена в нужном месте сборки (рис. 3.127).
Рис. 3.127. Деталь шпонки, смоделированная прямо в сборке (крышка редуктора, зубчатое колесо и ведомый вал скрыты)
После завершения моделирования возобновите видимость ранее спрятанных компонентов.
Таким же способом постройте еще две шпонки на выходных участках обоих валов. Высоту шпонок примите равной 9 мм на быстроходном валу и 12 мм на тихоходном. При желании вы можете добавить шпонки в сборку обычным образом, то есть просто загрузив их из файлов. Файлы шпонок Шпонка 11.m3d, Шпонка 21.m3d и Шпонка 22.m3d находятся в папке Examples\Глава 3\Редуктор цилиндрический прилагаемого к книге компакт-диска.
Полная 3D-модель одноступенчатого цилиндрического косозубого редуктора готова (рис. 3.128). Можете создать с нее ассоциативный чертеж и сравнить его с чертежом, выполненным вручную, чтобы проконтролировать, насколько точно была сделана трехмерная модель. Итоговый файл модели _РЕДУКТОР.a3d находится в папке Examlpes\Глава 3\Редуктор цилиндрический прилагаемого к книге компакт-диска.
Рис. 3.128. 3D-модель цилиндрического одноступенчатого редуктора
Есть, правда, один нюанс. Модель хороша, вполне реалистична, точно собрана, но не демонстрирует внутреннее строение механизма. На рис. 3.128 видны лишь корпусные детали и крепеж и больше ничего. Не разбирая такую модель, вы даже не сможете с уверенностью сказать, какой тип зацепления реализован в этом цилиндрическом редукторе: прямозубое, косозубое или шевронное. Поэтому на практике в трехмерных моделях больших сборок весьма часто применяют всевозможные вырезы и сечения, чтобы максимально открыть и отобразить внутреннее строение агрегата. Попробуем выполнить разрез-сечение нашей модели.
Самый простой вариант – создать сечение при помощи одной из плоскостей (ортогональной, например). Однако в этом случае модель теряет реалистичность, становится сложно представить себе реальные габариты объекта, к тому же при сечении плоскостью могут быть отсечены важные конструктивные элементы и даже целые детали. По данной причине рекомендую выполнить сечение по эскизу, подобрав его таким образом, чтобы не нарушить реалистичное представление модели и, вместе с тем, максимально показать ее «внутренности».
Выделите в дереве сборки плоскость ZX (в модели вы уже просто не сможете добраться до этой плоскости) и нажмите кнопку Эскиз. Создайте в эскизе изображение из трех отрезков (рис. 3.129). Вертикальный отрезок должен начинаться в точке начала координат эскиза, а длина его должна равняться 259 мм (межосевому расстоянию). Начальные точки двух горизонтальных отрезков совпадают с конечными точками горизонтального отрезка. Длина этих двух отрезков не столь важна, главное, чтобы их концы (края построенного контура) выходили за пределы тел сборки.
Рис. 3.129. Эскиз для сечения
Выйдите из режима редактирования эскиза и, не снимая с него выделения, нажмите кнопку Сечение по эскизу на панели инструментов Редактирование сборки. Установите прямое направление отсечения, но не спешите создавать операцию. Если мы сейчас выполним сечение, то из сборки будет удален весь материал, который попадает в зону отсечения. При этом, кроме корпусных деталей и крышек подшипников, будет удалена часть материала валов, зубчатых колес и пр., то есть как раз часть того, что мы собрались показывать. В настройках операции Сечение по эскизу предусмотрена возможность установления ограниченного набора тел, на которые эта операция будет распространяться.
Нажмите кнопку Область применения
на панели специального управления, после чего на панели свойств появится группа кнопок Применение и список компонентов, для которых будет применяться данная операция (пока еще пустой). Нажмите кнопку-переключатель Выбранные компоненты и в дереве сборки или же окне модели укажите те компоненты, которые необходимо рассекать. К этим компонентам следует отнести: корпус и крышку редуктора, крышки подшипников со стороны отсечения, все крепежные элементы, которые полностью попали в зону отсечения (включая копии массивов), крышка смотрового отверстия, а также по два фиксирующих винта на каждой крышке подшипника, также попавшие в область сечения. Нажмите кнопку Создать объект, чтобы подтвердить завершение выбора компонентов. Чтобы как-то выделить вырез в модели, снимите флажок Использовать цвет детали на вкладке Свойства и установите свой цвет, резко контрастирующий с цветами деталей сборки (например, светло-голубой), после чего подтвердите выполнение операции (рис. 3.130). Теперь хорошо видна структура редуктора, включая зацепление, компоновку подшипниковых узлов, фиксацию крышек и т. п., при этом сама модель не искажена.
Рис. 3.130. Вырез в модели редуктора