Метод расшифровки зубчатого зацепления с помощью САПР

Расшифровкой зубчатой передачи называют воспроизведение чертежей колес по имеющемуся корпусу передачи и образцам колес. Расшифровку производят при ремонте машины для изготовления и замены колес, утративших работоспособность, при изготовлении по образцу и в некоторых других случаях.

Расшифровка зубчатой передачи наиболее сложна при замене одного колеса из пары. При замене обоих колес проще спроектировать передачу заново, сохранив ее основные параметры, полученные при расшифровке.

Методы расшифровки зубчатого зацепления известны и обычно занимают длительное время. Одни и те же параметры можно получить различными способами, особенно если речь идет об импортных зубчатых колесах. При определении параметров возникают следующие трудности:

•отличный от стандартного модуль зубчатого зацепления;
•дробное межосевое расстояние;
•произвольное смещение.

Чаще всего для контроля параметров зубчатого колеса мы используем длину общей нормали. Одну и ту же расчетную длину общей нормали можно получить изменением разных параметров зубчатого колеса, к примеру:

•увеличить модуль, уменьшив при этом смещение;
•уменьшить модуль, увеличив смещение.

При этом меняются внешний диаметр зубчатого колеса и диаметр впадин, на которые полагаться тоже нельзя. Внешний диаметр зубчатого колеса и диаметр колеса зависят от параметров, которые назначает конкретный конструктор: коэффициент высоты зуба и радиальный зазор, коэффициент смещения, модуль. В результате мы получаем задачу с несколькими переменными, не зависящими друг от друга.

Если выше речь шла о прямозубом зубчатом зацеплении, то при расшифровке косозубой зубчатой передачи задача на порядок усложняется. Здесь результат совершенно непредсказуем. За расшифровку одного зубчатого колеса из пары мы даже не брались. Угол наклона зубьев измерить невозможно даже станочным оборудованием.

Пока не было компьютеров, расчеты делали вручную. Расшифровка зубчатого колеса занимала около трех рабочих дней и не гарантировала получение качественного результата. К примеру, была задача спроектировать шестерню четвертой передачи грузового автомобиля. Возможности измерить межосевое расстояние и сопряженное зубчатое колесо не было. По результатам расшифровки была изготовлена шестерня. Если заводская шестерня стоит около четырех лет, то вновь изготовленная около года, что свидетельствует о неточном подборе параметров. С появлением компьютеров время расшифровки значительно сократилось за счет ускорения проработки вариантов. Фактически появилась возможность просматривать и анализировать десятки вариантов за час. Мы ее решали с применением прикладного модуля системы автоматизированного проектирования КОМПАС - КОМПАС-Shaft 2D. Он позволяет производить параметрическое проектирование деталей типа "тела вращения" - валов, втулок, цилиндрических и конических шестерен, червячных колес и червяков, шкивов ременных передач. Теперь расшифровка зубчатого колеса стала занимать около трех четырех часов. Точность при этом осталась на том же уровне, что и при ручном расчете.

Предлагаю испытать интересный метод расшифровки зубчатого зацепления с применением модуля КОМПАС-Shaft 2D и цифрового фотоаппарата. Метод очень прост и понятен.

Расшифровывались шлицы импортного изготовления, но по расчетам зубчатого зацепления, т. к. в одной из предыдущих версий КОМПАС-3D (версия V10) шлицы прорисовываются не точно. Расшифровка заняла около 20 минут. Шлицы после изготовления подошли идеально.

Процедура стандартная для расшифровки (количество зубьев и т.д.). Фотографируем и размещаем в КОМПАС-График в масштабе 1:1 реальное колесо. Строим в КОМПАС-Shaft 2D зубчатое колесо. Накладываем изображения и расчет и методом подгонки добиваемся совпадения.

На рисунке 3 показаны несколько вариантов прорисовки в зависимости от коэффициента смещения. Методом подгонки очень быстро получаем профиль, который совпадает с профилем на фотографии зубчатого колеса.

Проверяем результат по замерам W.

Естественно, учитываем, что колесо может быть изношено и т. д. Но это надо учитывать при любом методе расшифровки.

Аналогичным методом можно расшифровать и косозубые, конические зубчатые передачи. При этом необходимо будет сфотографировать колеса в двух плоскостях и построить трехмерную модель зубчатого колеса и проекции колеса в двух плоскостях. Качество расшифровки при этом зависит только от качества фотографии и от точности масштаба вставки фотографии в чертеж.

Виктор Калитвянский, начальник бюро УКСиР ПКО, "Оскольский электрометаллургический комбинат"

Фотографии предоставлены ОАО "Оскольский электрометаллургический комбинат"