ПРОЕКТУВАННЯ ПРИВОДА ТРАНСПОРТЕРА В САПР КОМПАС

6.2 Побудова 3D-моделі зубчастого зачеплення

Завершивши моделювання зубчастих коліс, здійснюють перевірну побудову тривимірної моделі зубчастого зачеплення для циліндричної пари, як це показано на рис. 6.19. Для цього створюють у програмі КОМПАС файл формату «Сборка», який краще відразу ж зберегти, присвоївши йому ім’я, приміром, «Зубчатая пара». Створення цієї складальної одиниці починають виконанням операції «Добавить из файла» на панелі інструментів «Редактирование сборки». Після натиснення лівою клавішею миші на відповідну кнопку відкривається підменю «Выберите модель», що дає можливість скористуватись або одним із відкритих у даний момент вікон програми, або ж її файлом. Потім на екрані монітора з’являється фантом тривимірної моделі першої деталі (наприклад, Колесо m4 z84), яку вставляють у складальну одиницю. Зазвичай (а в нашому випадку обов’язково) курсор наводять на початок координат і натискають на ліву кнопку миші (це згодом дає можливість прив’язуватися до основних площин та осей файлу при накладанні спряжень, а також будуючи інші деталі складальної одиниці). Таким чином, зображення фіксується і його можна разом з системою координат переміщувати на екрані, обертати, розрізати і тощо всіма доступними засобами програми КОМПАС.

Рисунок 6.19 – Побудова 3D-моделі зубчастого зачеплення

Перша введена у файл складальної одиниці деталь завжди фіксується. При цьому перед її ім'ям у вікні «Дерево построения» з'являється напис (ф), а він позначає стан деталі в складанні (прив’язана до початку координат файлу спряженнями або зафіксована без цього). Щоб перша деталь, як і всі наступні, могла обертатися навколо власної осі, потрібно вимкнути її фіксацію, виділивши деталь у дереві побудови і вибравши в контекстному меню рядок «Отключить фиксацию», тоді перед ім'ям першої деталі в дереві побудови з'явиться напис (–). Потім за допомогою тієї самої команди «Добавить из файла» поряд з першою розміщують наступну деталь складання, але вона, як і перша, ще не зафіксована і може переміщуватись щодо першої деталі за допомогою команд «Переместить компонент» і «Повернуть компонент» з панелі інструментів «Редактирование сборки». Саме ці команди виконують розміщення другої деталі в найбільш близьке до потрібного положення.

Щоб фіксувати або розташовувати деталі, зберігаючи можливість необхідних переміщень (у даному випадку обертання) відносно початку координат файлу або першої деталі, використовують операції, передбачені в інструментальній панелі «Сопряжения». Якщо моделюють пару зубчастих коліс, що мають перебувати в зачепленні, то виконують описані нижче дії.

При цьому враховують, що зображення першої деталі взагалі-то може вільно переміщатися у файлі, але його краще прив'язати до початку координат. З цією метою накладають перше спряження об’єктів «Совпадение объектов», тобто суміщають вісь обертання колеса (перша деталь) з однією з основних осей системи (краще з тією, з якою вісь колеса збігається візуально). Потім накладають збіг площини колеса з відповідною площиною системи координат. Отже, тепер зображення зафіксоване від переміщень, але може обертатися навколо осі. Третє спряження розміщує площину бічної поверхні другої деталі (шестірні) на певній відстані відносно площини колеса (оскільки звичайно шестірня ширша від колеса) за допомогою команди «На расстоянии». Четвертим спряженням встановлюють вісь обертання шестірні на міжосьову відстань відносно осі обертання колеса (цей параметр обчислювали раніше). Таким чином, зображення шестірні буде позбавленим переміщень, але може обертатися навколо колеса без перекочування. Щоб цього уникнути, вісь обертання шестірні суміщають з однією з поперечних площин колеса або головної системи координат (що одне й те саме, оскільки модель колеса вже прив'язана до неї) за допомогою команди «Совпадение объектов».

Залишилося накласти останнє спряження, показане на рис. 6.20, це «Вращение» (відносне) колеса і шестірні. Для цього, скориставшись меню спряження, у вікні «Дерево построения» або на екрані монітора послідовно вибирають зображення шестірні, вісь її обертання, колесо, вісь його обертання, а потім призначають новий напрямок обертання (звичайно другої деталі), протилежний напрямку обертання першої деталі, і вводять у вікно «Соотношение» точне значення передаточного числа (краще вказати числа зубців) – у прикладі це 84 до 20. Далі натисненням на кнопку «Создать объект» запускають утворення нового спряження. Тепер за допомогою команд «Переместить компонент» і «Повернуть компонент» з панелі інструментів «Редактирование сборки» можна обертати одне з двох зображень деталей спряження, при цьому друге буде обертатися відповідно до заданого передаточного числа. При цьому використане спряження «На расстоянии» дозволяє, задаючи і редагуючи спряження, змінювати параметри «Направление» і «Ориентация» другої деталі для виправлення можливих неточностей.

Для спряження конічної пари краще використовувати інший спосіб, згідно з яким зображення конічного колеса прив'язують точкою вершини конуса на початку координат файлу, який містить складальну одиницю. Потім, як було описано вище, знімають фіксацію з деталі, а далі прив'язують її до початку координат файлу відповідними спряженнями.

Рисунок 6.20 – Спряження зубчастого зачеплення

Аналогічно будують черв'ячну передачу в складеному вигляді з тією різницею, що осі черв'яка і черв'ячного колеса мають бути перпендикулярні одна одній, а не паралельні.

Для  перевірки правильності моделювання зубчастого зачеплення оглядають, чи не наїжджають зубці суміжних коліс один на одного, чи є зазор між головкою зубця одного колеса і западиною іншого. Корисно розітнути складальну одиницю операцією «Сечение поверхностью» по одній з відповідних площин. Після закінчення перегляду вказану операцію виключають з розрахунку, для чого наводять курсор на відповідний рядок у вікні «Дерево построения», натискають праву кнопку мишки і вибирають у контекстному меню рядок «Исключить из расчета». Зрозуміло, що в будь-який момент цю операцію можна знову зробити активною, виконавши ті самі дії, але тепер уже вибравши рядок «Включить в расчет». Якщо, все ж таки, зубці не входять у зачеплення, то складальну одиницю потрібно перебудувати, змінивши положення сполучуваних площин (звичайно для цього другу деталь прокручують на 90°).

У зображеннях зубчастих коліс, побудованих засобами бібліотеки КОМПАС-SHAFT 3D, перейшовши в режим редагування макрокоманди «Шестерня цилиндрическая с внешними зубьями» у вікні «Дерево построения» на закладці «Позиционирование», можна змінити кут і напрямок побудови першого зубця, а значить і всіх зубців колеса відносно початку координат. Тільки тоді зубчасте зачеплення буде правильним.

Описані вище побудови виконують тільки з перевірною метою. На етапі створення тривимірної моделі редуктора в складеному вигляді слід з’єднувати дрібні складальні одиниці, зокрема вали із зубчастими колесами, підшипниками, шпонками і т.і., що стає можливим після створення їх тривимірних моделей.

6.3 Побудова 3D-моделей корпусних деталей

Перший із згаданих вище напрямів моделювання полягає в тому, що в тільки-но створеному файлі «Детали» спочатку будують фланець поверхні з’єднання, використовуючи його ескіз. При цьому спершу подають команду «Операция выдавливания: Фланец» (рис. 6.21). Потім на одній з поверхонь створюють новий «Эскиз», де проеціюють замкнену лінію внутрішнього контуру й будують нову паралельну їй замкнену лінію, відступивши від першої на величину товщини стінки. Ескіз закривають і «витягують» стінки на потрібну висоту за допомогою операції «Выдавливание», наприклад, це буде глибина масляної ванни корпусу.

Після цього на торцевій поверхні утворених стінок створюють ще один ескіз, наприклад, днища корпусу редуктора. До того ж потрібно будувати лапи, за допомогою яких редуктор буде прикріплюватись до основи або рами машини (з цією метою прямокутник ескізу днища роблять ширшим, а може й довшим), а далі слід «витягти» днище на потрібну висоту. Отже, сформувався порожнистий паралелепіпед з прямими кутами, за допомогою відповідної операції їх закругляють, зазначивши потрібний радіус закруглення, яке рекомендовано починати зсередини (рис. 6.21).

Рисунок 6.21 – Побудова корпусу редуктора

Аналогічно будують кришку редуктора, використовуючи відповідні ескізи (рис. 6.22).

 Рисунок 6.22 – Побудова кришки редуктора

Потім створюють новий файл «Сборка» в програмі КОМПАС 3D, який називають, наприклад, «Редуктор». Цей файл і буде головним, бо містить тривимірну модель проектованого редуктора. Його використовують для доопрацювання деяких деталей за допомогою операції «На месте» і для створення нових деталей та дрібніших складальних одиниць, які формують цілісну модель редуктора. Першою в нього вводять уже створену складальну одиницю «Зубчаста передача» (підрозд. 6.2), яку прив’язують до початку координат.

Потім у файл додають тільки що створену заготівку моделі корпусної деталі та прив’язують її у трьох площинах до початку координат. Якщо ескіз фланця поверхні рознімного з’єднання був побудований правильно, то фланець корпусної деталі має збігтися з його зображенням у допоміжному ескізі складальної одиниці зубчастої передачі (рис. 6.23), який можна оглянути, скориставшись командами редагування. Якщо ж збігу не вийшло, то слід перередагувати спряження прив’язки корпусної деталі до зубчастої передачі або виправити побудову тривимірної моделі корпусної деталі.

Рисунок 6.23 – Прив’язка моделі корпусної деталі до початку координат

Далі в дереві побудови виділяють корпусну деталь і переходять у режим «Редактирование на месте». На бічній поверхні однієї із стінок створюють «Эскиз», у якому за допомогою операції «Спроецировать объект» проеціюють зовнішні кола кілець підшипників (обох валів для циліндричного редуктора і одного вала – для конічного та черв’ячного), як це показано на рис. 6.24.

 Рисунок 6.24 – Проеціювання зовнішніх кіл кілець підшипників

Виділяти в даному випадку потрібно поверхні закруглень найбільших діаметрів зовнішніх кілець (при цьому з’являться по два кола на кожному підшипнику), а потім внутрішніх кіл позбуваються. Із центрів отриманих кіл проводять інші кола більшого діаметра, щоб утворити тіло бобишок для встановлення підшипників у корпусі редуктора. Через початок координат і проекції осей валів проводять допоміжну пряму, яка ділить отримані кола навпіл. Зайві для побудови половини кіл вилучають за допомогою операції «Усечь кривую» на панелі інструментів «Редактирование». Протилежні кінці півкіл з’єднують відрізками основної прямої. Ескіз закривають і за допомогою функції «Операция выдавливания» формують зображення бобишок таким чином, щоб вони виступали за фланець поверхні рознімання на кілька міліметрів, як це видно на рис. 6.25.

Рисунок 6.25 – Формування зображення бобишок

Аналогічно будують решту бобишок на корпусній деталі. Для вилучення непотрібного матеріалу в місці встановлення підшипників на стінках редуктора в цьому місці виділяють площину і будують на ній ескіз, у якому операцією «Спроецировать объект» роблять проекцію внутрішні півкола, а потім їх з’єднують відрізком основної прямої. Ескіз закривають і за допомогою операції «Вырезать выдавливанием» вилучають зайвий матеріал.

Подібним способом, вводячи в дію операцію «На месте», можна також прибудувати до корпусної деталі інші елементи її конструкції, наприклад, оглядовий отвір, за допомогою якого контролюють зубчасте зачеплення при виготовленні та експлуатації редуктора.

Моделюючи складніші корпусні деталі, наприклад, відлиті корпуси черв’ячних редукторів із зменшеними встановлювальними розмірами, доцільно будувати стінки корпусу за допомогою команди «Кинематическая операция» (рис. 6.26). Підійде також команда «Операция по сечениям», яку на рисунку підсвічено.

Після цього виходять з режиму «Редактирование на месте», файл складальної одиниці зберігають і подальша робота над тривимірною моделлю стає можливою безпосередньо у файлі, що містить деталь цієї моделі

Рисунок 6.26 – Побудова стінки корпусу

На корпусі і кришці редуктора добудовують зображення приливка мастилопокажчика, зливного отвору, гаків і транспортувальних рим-болтів, а також отворів у лапах з цеківками або зенківками для упору кріпильних шайб і гайок, за допомогою яких встановлюють редуктор. Обов’язково створюють зображення нарізі в отворах на торцях бобишок для кріплення кришок підшипникових вузлів. Отвори будують також на фланцях корпусу, щоб скріпити їх з кришками. На фланці неодмінно мають бути два діагональні отвори для встановлення конусних (рекомендовано) або циліндричних штифтів, що забезпечує точне з’єднання двох корпусних деталей. Обов’язково роблять оглядовий отвір, за допомогою якого контролюють зубчасте зачеплення при виготовленні та експлуатації редуктора.

Дуже важливо пам’ятати, що засоби побудови складальних одиниць у програмі КОМПАС дають можливість здійснювати всі описані вище операції, але вони не стосуватимуться конкретної деталі і їх не буде згодом видно на кресленику. За таких умов потрібно або переходити в режим редагування деталі на місці, або редагувати її в окремому вікні.

Усілякі отвори можна також будувати за допомогою засобів бібліотеки стандартних виробів, але найпростіший для розуміння спосіб показано на рис. 6.27. На поверхні (площині), де має бути отвір, створюють ескіз і в потрібному місці зображують цей отвір. Якщо він буде нарізним, то слід заздалегідь у довіднику конструктора [8, т. 1, с. 514] визначити його діаметр залежно від типу, діаметра і кроку нарізі.

Рисунок 6.27 – Побудова отворів

Побудований ескіз закривають і вирізають видавлюванням циліндричний або конічний (для конічної нарізі) отвір потрібної глибини. Якщо отвір глухий (не наскрізний), то на його дні будують новий ескіз і за допомогою операції «Спроецировать объект» створюють коло того самого діаметра, що й дно. Потім, використовуючи цей ескіз, вирізають конусний отвір, натиснувши кнопку «Уклон внутрь» (кнопку підсвічено), задають кут ухилу 60°, а глибину видавлювання встановлюють командою «До ближайшей поверхности». Виконання побудови забезпечують, натиснувши кнопку «Создать операцию».

Зображення всіх відлитих корпусних деталей треба виконувати з урахуванням технологічних можливостей лиття в опоки – найбільш дешевого способу виробництва чавунного і сталевого литва. У зв’язку з цим конструкція деталі повинна мати ливарні ухили величиною від 1° до 5°, необхідні для гарантованого виймання дерев’яних моделей з піщаної форми (без її руйнування) після ущільнення й твердіння піщаної суміші. Ухил вже побудованому елементу (наприклад, стінці, бобишці) надають за допомогою операції «Уклон». Це показано на рис. 6.28, де ухил внутрішніх поверхонь заданий таким, що дорівнює 1°, а зовнішніх – 3°.

Рисунок 6.28 – Побудова ухилу

Керуючись підказками системи, в меню властивостей операції спочатку вибирають основу моделі (це площина, перпендикулярно якій розташовані поверхні, що будуть відтворені з ухилом), потім – самі похилі грані, а далі – напрямок і величину ухилу в градусах. Після натиснення кнопки «Создать объект» на зазначених гранях з’являються ухили, які надалі можна відредагувати.

Корпусні деталі мають, як правило, досить тонкі стінки порівняно з розмірами силових елементів (фланців, бобишок, лап). Аби знизити місцеве напруження, що виникає в ділянках з’єднання стінок з навантаженими елементами, формують ребра жорсткості. Їх можна будувати як з використанням звичайної команди «Операция выдавливания» за ескізом, що з’явився на бічній стінці корпусної деталі (рис. 6.29), так і застосовуючи спеціальну операцію «Ребро жесткости». Саме для останньої потрібно побудувати ескіз на одній з основних площин чи на спеціально створеній допоміжній площині. Для цієї побудови використовують одну основну лінію або ламану з кількох ліній, причому її початок і кінець мають пройти через тіло двох елементів деталі (рис. 6.28). Ескіз виділено підсвіченням.

Окремо зробимо деякі зауваження про операцію «Скругление», застосування якої вимагає обережності і творчого підходу, оскільки програма КОМПАС іноді «відмовляється» будувати закруглення там, де вони, здавалося б, мають з’явитися без проблем. У цій ситуації не варто створювати на деталі зображення відразу всіх фасок однакового радіуса в межах однієї операції. Краще побудувати тільки частину закруглень, а вже потім додавати їх у подальших операціях. При цьому закруглення іноді ліпше створювати відразу на щойно створених елементах деталі, але найбільш доречно – у самому кінці роботи над її тривимірною моделлю. Система дає можливість виконувати закруглення постійного і змінного радіуса, до того ж опція «По касательной к ребрам» дозволяє, виділивши тільки одне ребро, отримати закруглення і на інших ребрах, що стають продовженнями виділеного. 

Рисунок 6.29 – Побудова ребер жорсткості

Операція «Фаска» загалом не викликає труднощів, проте в деяких випадках краще замінити її командою «Вырезать вращением» з меню операції «Вырезать выдавливанием», що буде зручним при моделюванні деталей складної конфігурації.

6.4 Компонування 3D-моделі редуктора

Оскільки файл побудови моделі складеного редуктора вже був створений у підрозд. 6.3, то решту змодельованих окремо зображень деталей потім вводять у складальну одиницю як її елементи. Крім зубчастої передачі, що має у своєму складі вали, файл «Редуктор» вже містить зображення корпусу і кришки, які створювалися або добудовувалися в режимі «Редактирование на месте», але якщо побудови відбувалися нарізно, то на цьому етапі їх потрібно ввести в модель складеного редуктора, користуючись командою «Сопряжение» (рис. 6.30).

 Рисунок 6.30 – 3D-модель редуктора

Тепер до файлу належить додати зображення кришки підшипникових вузлів з прокладками, мастилопокажчик, сапун, пробку зливного отвору, рим-болти, конусні штифти і змоделювати закріплення перелічених елементів на корпусі редуктора, використовуючи стандартні кріпильні вироби. Основні способи і прийоми такого моделювання будуть описані далі.

6.5 Побудова 3D-моделей інших деталей

Зображення будь-якої відсутньої в моделі редуктора деталі можна будувати за допомогою тих самих операцій, що застосовувались для моделювання валів, зубчастих коліс або корпусних деталей. Розміри з’єднуваних поверхонь слід брати з тривимірних моделей суміжних деталей. Для цього в окремому вікні відкривають файл сусідньої деталі, знаходять операцію з побудови з’єднуваної поверхні, відкривають її ескіз і подвійним натисканням на потрібну основну лінію активізують режим її редагування. Розмір, наприклад, діаметр, записано у відповідній клітинці меню «Панель свойств» у нижній частині екрана монітора. Потім закривають ескіз (це обов’язково, оскільки система, як правило, не працює з двома одночасно відкритими ескізами або операціями в різних вікнах), повертаються у вікно з файлом нової деталі й продовжують її моделювати. Форми і розміри торцевих кришок підшипникових вузлів стандартні, тому визначаючи ці параметри, слід дотримуватися вимог довідкової літератури [20, т. 2, с. 254].

Найбільш зручним визнано спосіб тривимірного моделювання деталей – це побудова нової деталі прямо в складальній одиниці. Для створення моделі кришки підшипникового вузла відкривають файл складеного редуктора, виділяють курсором зовнішню торцеву поверхню зовнішнього кільця, вже наявного в складеному підшипнику, і вже потім натискають на кнопку «Создать деталь».

Програма пропонує зберегти в потрібному місці файл створюваної деталі й надати йому ім’я, наприклад, «Крышка глухая». Після цього на виділеній поверхні створюють ескіз, у якому за допомогою операції «Спроецировать объект» будують зображення кіл, розміри яких відповідають найбільшому та найменшому діаметру зовнішнього кільця підшипника (рис. 6.30, там вони підсвічені на розрізі кришки). Далі закривають ескіз, а потім за допомогою команди «Операции выдавливания» будують зображення першого елемента тіла кришки (втулки), застосовуючи команду «До поверхности» та показавши її курсором на поверхні торця бобишки корпусу редуктора. Саме за цієї умови кришка щільно прилягатиме до бобишки. Іноді це не зовсім доречно, особливо коли використовують плоскі прокладки ущільнювачів, тому розмір «витягування» збільшують на 1 або 2 мм для отримання можливості регулювати затягування підшипників й установлювати гумову або паронітову прокладку для ущільнення між торцями бобишки і кришки. Далі до зовнішнього торця отриманого зображення заготівки кришки прибудовують її диск, а на ньому моделюють «просверлення» – наскрізні отвори для болтів кріплення першої до корпусу редуктора, збільшують їх діаметр таким чином, щоб він відповідав нарізі болта плюс приблизно 1 мм [8].

Будуючи зображення диска прохідної кришки, роблять проекцію на неї діаметр вихідного кінця вала, величину якого збільшують на 1 – 1,5 мм, щоб уникнути його стирання при обертанні. У внутрішній порожнині прохідної кришки моделюють канавки для сальникової набивки або пази під розміщення манжетного ущільнення. Зображення канавок беруть з бібліотеки «Приложения → Стандартные изделия → Вставить элемент → Канавки для манжет» або використовують інші зображення канавок із тієї самої бібліотеки (рис. 6.31, 6.32).

 Рисунок 6.31 – Зображення з бібліотеки

Посадкові місця манжетних ущільнень моделюють за розмірами конкретної манжети, вибраної для встановлення в прохідну кришку. Оскільки параметри ущільнень у рухомих з’єднаннях нормалізовані, то при їх моделюванні належить користуватися довідковою літературою [10, т. 3, с. 300].

На закінчення, уже редагуючи модель кришки в окремому вікні, додають зображення фасок і закруглень, а також деяких інших елементів (наприклад, ливарних ухилів для литих кришок).

Крім описаного вище моделювання притяжних кришок підшипникових вузлів можна будувати також закладні – компактніші й легші. Вони не мають фланцевого диска з отворами для притягування до бобишки корпусу, але при цьому на циліндричній поверхні, що вставляється в бобишку, є дискові виступи, які закладаються у відповідні канавки бобишок.

Рисунок 6.32 – Побудова канавок

Існують також інші способи фіксації валів в осьовому напрямку та регулювання підшипників різних типів [4].

Так само будують моделі гумових прокладок між торцями бобишок і кришками підшипникових вузлів, кришки оглядового вікна зубчастого зачеплення та інших деталей.

6.6 Встановлення стандартних крі   пильних деталей та ущільнень

Кожна нова деталь, тривимірна модель якої створена повністю або частково, може бути приєднана до складеного редуктора за допомогою функції «Сопряжение». Візуальний перегляд точок і поверхонь контакту сусідніх деталей дає можливість поступово усувати всі помилки побудов або доопрацьовувати конструкцію окремих вузлів і деталей редуктора. З цією метою обертають зображення складальної одиниці, роблять невидимими окремі її деталі (для чого вибирають у дереві побудови цю деталь, правою кнопкою миші відкривають підменю і знаходять рядок «Скрыть») або розсікають складальну одиницю вибраною площиною (операція «Сечение поверхностью»). Останній спосіб перевірки складеного редуктора на правильність побудови – дуже ефективний і зручний. Належить переконатися, що будь-яка деталь або дрібна складальна одиниця дійсно були зафіксовані шляхом спряження з рештою деталей. Це можна перевірити за допомогою команд «Переместить компонент» і «Повернуть компонент» з панелі інструментів «Редактирование сборки».

Після того як основні елементи складальної одиниці змодельовано та встановлено на свої місця в редукторі, треба розпочати його оснащення стандартними кріпильними виробами, які беруть з бібліотеки «Приложения → Стандартные изделия → Вставить элемент» (рис. 6.33).