Modelarea RD Cu Dinti Inclinati CATIA

8/2/2019 Modelarea RD Cu Dinti Inclinati CATIA

1/31

2009/2010

UNIVERSITATEA DIN PITETIFACULTATEA DE MECANICI TEHNOLOGIESPECIALIZAREA: INGINERIE ASISTAT A AUTOMOBILELOR

TEM DE CAS

MODELAREA PARAMETRICA

AVANSATA A SISTEMELOR MECANICE I

NDRUMTOR: STUDENI:Conf. univ. dr. ing.VIERU IONEL Ing. POPA ROXANA MARIA

Ing. HLOIU ALIN ILIE


2/31

1

MODELAREA ROILORDINATE CU DINI NCLINAI

Introducere

Roile dinate sunt organe de maini ai cror dini sunt dispuiregulat pe suprafee teoretice, n general de revoluie. Aceste suprafee, ncazul a dou roi dinate n angrenare, se rostogolesc una pe cealalt,datorit crui fapt se numescsuprafee de rostogolire.

Procesul continuu de contact ntre dinii roilor conjugate ale unuiangrenaj, n vederea asigurrii micrii continue, se numete angrenare.Continuitatea angrenrii este asigurat prin existena permanent cel puin aunei perechi de dini n contact. Contactul ntre dini se realizeaz pesuprafeele laterale ale acestora, numiteflancuri.

Un angrenaj poate s transmit micarea de rotaie n ambele sensuri prin dini cu flancuri simetrice. Continuitatea i succesivitatea contactuluintre dini reprezint condiia esenial a unei angrenri corecte (legeaangrenrii).

Funciile unui angrenaj sunt transmiterea forat a micrii imomentului de torsiune cu modificrile respective ca mrime, sens idirecie, n limitele puterii transmise.

n comparaie cu alte transmisii mecanice, angrenajele prezinturmtoarele avantaje:

- pot realiza rapoarte de transmitere constante, ntr-o gam larg de

valori; - permit transmiterea micrii ntre arbori cu axele de rotaie dispuseoricum n plan sau n spaiu;

- au un randament ridicat, gabarit redus, durabilitate i siguranmare n exploatare etc.

Caracteristicile ce dezavantajeaz angrenajele sunt:- valoarea raportului de transmitere nu poate fi oarecare, deoarece

numrul de dini ai roilor este un numr ntreg;- necesit utilaje, scule i instrumente speciale pentru construcia i

controlul roilor dinate;- impun o precizie mare de execuie i montaj, mai ales la viteze de

rotaie mari;

- produc zgomot n timpul funcionrii, mai ales cnd precizia deexecuie este mic.Angrenajul fiind un mecanism de transmitere a micrii de rotaie,

este caracterizat, n primul rnd, prin raportul de transmitere. Pentru a


3/31

2

scoate n eviden elementul conductor i cel condus, raportul de

transmitere se noteaz cu doi indici. Primul indice se refer la elementulconductor 1, iar al doilea la cel condus 2. Raportul de transmitere este

2

1

2

112

==

n

ni (1.1)

Analiznd valoarea absolut a raportului de transmitere, aceasta poate fi >1 sau < 1. n primul caz este demultiplicator, iar n al doilea - multiplicator.

Elementul principal al unei roi dinate l constituie dantura, care estedispus pe periferia roii, dinii fiind echidistani i avnd toi aceleaicaracteristici. n figura 1.1 se prezint caracteristicile generale ale danturii.

Pasul, caracteristic important a danturii unei roi dinate, prezintdou inconveniente: este variabil cu raza cercului oarecare i iraional,avnd ca factor numrul .

z

rrp xxx

==

2(1.2)

Primul inconvenient se evit prin folosirea unei cremaliere dereferin, care asigur un pas constant (p0 = const.). Orice roat dinat esteconjugata unei cremaliere, elementele geometrice ale acesteia fiind definitefuncie de cele ale cremalierei. Datorit acestui fapt, prin norme s-au tipizatunele cremaliere, care astfel devin cremaliere de referin. Pasul cremaliereide referin se numete pas de referin.

Al doilea inconvenient este eliminat prin folosirea unei noi mrimi,modulul danturii, definit ca raportul ntre pasul de referini numrul ,standardizat ca numr raional.

m p= 0

(1.3)

Oricrei roi dinate, definit de o cremalier de referin icorespunde un cerc (cilindru) de referin pe care pasul este egal cu pasul dereferin p0. Acest cerc (cilindru) se numete cerc (cilindru) de divizare.Pasul pe cercul de divizare este :

z

d

z

rrpp

=

===

20 (1.4)

sau

mzzp

d ==

0 (1.5)

Caracteristicile cremalierei de referin sunt date n STAS 821(fig.1.1).


4/31

3

Fig. 1.1.

Mrimile caracteristice ale profilului de referin sunt:- ha - nlimea capului de referin: mmhh aa ==

1

- hf- nlimea piciorului de referin: ) mmchmhh aff =+== 25,1*0* - h - nlimea dintelui de referin: ( )h h h m ma f= + = * * ,2 25 - c - jocul de referin la picior (la cap): c c m m= = 0 0 25, - 0 - unghiul profilului de referin: 0 = 20.

Profilul cremalierei de referin are o linie de referin care esteperpendicular pe axele dinilor. Aceast linie delimiteaz capul i picioruldinilor. n mod normal, pe linia de referin grosimea dintelui i mrimeagolului sunt egale.

Profilul evolvent poate fi executat cu ajutorul unei sculegeneratoare sub form de cremalier, ca i cnd aceasta ar angrena cu roata

a crei dantur o taie. O cremalier generatoare cu flancuri drepte este,bineneles, uor de executat i reprezint negativul cremalierei de referin(fig. 1.2).

Modulul cremalierei de referin este standardizat (STAS 822) icorespunde diametrului de divizare al roii.


5/31

4

n vederea reducerii numrului de scule necesare prelucrrii roilor

dinate sunt standardizai : modulul cremalierei m, coeficientul capuluidintelui cremalierei de referin

=m

hh aa

* , coeficientul piciorului dintelui

=

m

hh

f

f* , coeficientul jocului la piciorul dintelui

=m

cc

* , coeficientul

razei de racordare la piciorul dintelui

=

m

f

f

* , unghiul de nclinare al

profilului cremalierei =0 . Cu excepia modulului, toate celelalte mrimi

sunt constante: 1* =ah ; 25,0* =c ; 25,1*** =+= chh af ; 38,0

* =f ;o20= .

Cremalier de referin Cremalier generatoare

Fig. 1.2

n tabelul 1.1 s-au sistematizat principalele mrimi care intervin ncalculul geometric al angrenajelor cilindrice cu dantur nclinat, notaiile irelaiile de calcul corespunztoare. Pentru angrenajele cilindrice cu dinidrepi, = 0 .

Tabelul 1.1 Relaii de calcul pentru angrenajul cilindric evolventic cu dini

nclinaiNr.crt.

Mrimea Notaia Relaia de calcul

0 1 2 31 Numerele de dini z1, z2 z1 se adopt; z2 = iz12 Cremaliera de referin

STAS 8210,mn

ha*, hf

*,c0

*

0=200 ; mn- STAS 822;

ha*=1; hf

*=1,25; c0*=0,25


6/31

5

3 Unghiul de presiune nplan frontal al cremalierei t ( ) cos/0tgarctgt =

4 Modulul frontal mtcos

nt

mm =

5 Distana dintre axele dereferin

ad ( )212

zzm

a td +=

6 Distana dintre axe aw Se impune sau se calculeaz din condiiade rezisten

7 Unghiul de angrenarefrontal

wt

=

w

tdwt

a

a

cosarccos

8 Numrul echivalent de

dini

zn1,2 zn1,2 =z1,2 / cos3

9 Suma coeficienilordeplasrilor specifice n

plan normal

xs ( )twtn

nn invinvtg

zzxx

=

212

12

10 Coeficientul scurtriinlimii dintelui

kh*

n

dwsh

m

aaxk

=

11 Diametrele de divizare d1,2 d m zt1 2 1 2, ,=

12 Diametrele de baz db1,2 d db t1 2 1 2, , cos=

13 Diametrele de cap da1,2 ( )d d m h x k a n a h1 2 1 2 1 22, , ,= + + 14 Diametrele de picior df1,2 ( )d d m h xf n f 1 2 1 2 1 22, , ,=

15 Diametrele de rostogolire dw1,2wt

tw dd

coscos2,12,1 =

16 Pasul normal pe cercul dedivizare

pn p mn n=

17 Unghiul de presiunefrontal pe un cilindru

oarecare de raz ry

yt

=

y

byt

r

rarccos ; by rr

18 Unghiul de presiunenormal pe un cilindru (ry)

yn ( )yytyn tgarctg cos=

19 Unghiul de nclinare pe uncilindru oarecare (ry)

y1,2

= tg

r

rarctg

y

y

2,1

2,12,1

20 Arcul dintelui pe cercul dedivizare, n plan normal ifrontal

sn1,2st1,2

( )nnn tgxms 2,12,1 25,0 = cos/nt ss =

21 Limea danturii b1,2 b aa2 = ; ( )b b mn1 2 5 10= +


7/31

6

22

Arcul dintelui pe cercurilede cap, n plan normal ifrontal

sat1,2

san1,2

+= 2,12,1

2,1

2,12,1 attt

aat invinvd

s

ds

2,12,12,1 cos aatan ss =

23Gradul de acoperire alangrenajului n plan

frontal, gradul deacoperire suplimentar,

respectiv total

tt

wtwbaba

m

adddd

cos2

sin22222

21

21

+=

nm

b

=

sin

min >+=

Obs: 1 ntr-un semn dublu, semnul superior este valabil pentru angrenajeleexterioare, iar semnul inferior pentru angrenajele interioare.

2 Pentru angrenaje cilindrice cu dini drepi, = 0 .

Modelarea roii dinate

Acest document arat construirea unei roti dinate completparametrizate folosind softul de proiectare Catia V5. Roata dinat poate fiulterior uor modificati refolosit conform dorinelor utilizatorului.

Notaiile folosite sunt sintetizate n tabelul 1.2:Tabelul 1.2.Parametrul Denumire Tip Valoare Formula

z Numrul de dini ntreg 20 -

m Modulul m=p/PI

unde p este pasul 2r=m*z

Real 20 -

a unghiul de presiune Unghi 20 -r raza cercului de divizare lungime - m*Z/2*1mm

br raza de baz lungime - r*cos(a)

fr raza cercului de baz lungime - r-1.25*m*1mm

ar raza cercului exterior lungime - r+m*1mm

b - unghiul de inclinare al danturii (15)g - grosimea roii (100)

Setri iniiale Catia V5

Primul pas este setarea modului de lucru pentru a se introduceparametrii i formulele pe care le vom folosi n dezvoltarea piesei. Pentruaceasta folosim urmtoarea succesiune de comenzi:


8/31

7

TOOLSOPTIONSINFRASTRUCTUREPARTINFRASTRUCTUREDisplay

Unde n seciunea Display se selecteaz toate opiunile mai puinopiunea Constrains.

Vezi figura 1.3.

Fig. 1.3.

Din acelai meniu se aleg comenzile:OPTIONSGeneralParameters and MeasuresKnowledge

Unde n seciunea Parameter tree view se selecteaz With value iWith formula pentru a afia valoarea i formula folosit pentru definirea

parametrului n arborele de realizare al piesei i pentru a putea fi ulterior

uor modificate.Vezi figura 1.4.


9/31

8

Fig. 1.4.

Din acelai meniu se aleg comenzile:OPTIONSGeneralParameters and MeasuresKnowledge

EnvironmentUnde se selecteaz opiunileLoad extended language librariesiAllpackages.

Vezi figura 1.5.


10/31

9

Fig. 1.5.

Pentru nceperea lucrului se selecteaz mediul Generative ShapeDesign din meniul StartShape.

Vezi figura 1.6.


11/31

10

Fig. 1.6.

Se vor introduce parametrii de baza care definesc o roat dinatstandardizat. Aceasta se face prin iconia f(x). Efectul acesteia este de aafia o csu de dialog i comenzi: Formulas: Part. Prima dat n definireaunui termen se seteaz tipul acestuia (real=real; length=lungime;angle=unghi). Click pe butonul New Parameter of type dup care seintroduce valoarea dorit.

Vezi figura 1.7.


12/31

11

Fig. 1.7.

n aceast mod se introduc parametrii cu valori constante (z, m i a).Vezi figura 1.8.

Fig. 1.8.


13/31

12

Dup introducerea tuturor parametrilor constani urmeaz

introducerea formulelor. Pentru formulele razelor r, br , ar , fr scriem mainti numele, apoi ca valoare folosim butonul Add Formula,care va duce laapariia csuei de comenzi Formula Editor, unde se introduce formulafolosit format din termenii definii anterior. La introducerea unei formuleai crei membrii nu sunt de acelai tip cu rezultatul (ex.: n cazul de fanmulirea a 2 numere reale trebuie s aib un rezultat cu unitate de msurn mm) se introduce o nmulire la elementul neutru al operaiei care este ovaloare n aceeai unitate de msur cu rezultatul (ex.:1mm).

Vezi figura 1.9.

Fig. 1.9.

Acum s definim legile care vor defini profilul de involut aldintelui. Click pe iconia fog, denumim Legea x, adugm parametrii t(real) i x (length) i selectam tipul lor. Apoi definim legea de aezare a

punctelor dup x:x=rb*(sin(t*PI*1rad))-rb*t*PI*cos(t*PI*1rad)Vezi figura 1.10.


14/31

13

Fig. 1.10.

Acelai lucru facem i pentru y prin introducerea formuleiy=rb*(cos(t*PI*1rad))+rb*t*PI*sin(t*PI*1rad).

Aceast lege ne va ajuta s crem punctele care definesc Spline -involuta cercului.Dup terminare, arborele piesei ar trebui s arate n felul urmtor:


15/31

14

Fig. 1.11.

Urmtoarea etap este de a crea punctele pentru involuta Spline.Click pe iconia care definete punctul, alegem ca suprafa de suport planul

xyi cnd se cer coordonatele pe vertical (V), respectiv pe orizontal (H),click buton dreapta pentru a deschide comenzile prin care putem s editmformula care s nlocuiasc valoarea.

Vezi figura 1.12.


16/31

15

Fig. 1.12.

Cnd se cere s se editeze formula, trebuie scris:Relations\x. Evaluate(0) - aceast sintagm se traduce prin: n

funcie de legea de definiie a lui x reprezint pe desen valoarea minim aacesteia (0).

Fig. 1.13.


17/31

16

Acelai lucru trebuie fcut i pentru direcia vertical (V):

Relations\y. Evaluate(0) - aceast sintagm se traduce prin: nfuncie de legea de definiie a lui y reprezint pe desen valoarea minim aacesteia (0).

Dup repetarea acestui pas pentru: Evaluate(0.1).........Evaluate(0.5)vom obine 6 puncte aezate dup legea involutei.

Vezi figura 1.14.

Fig. 1.14.

Dup crearea celor 6 puncte se mai creeaz un punct de coordonate(0, 0, 0).

Apoi, selectm iconia Splinei alegem primele 6 puncte pentru a leuni i crea involuta:


18/31

17

Fig. 1.14.

Urmtorul pas este s crem cercul de baz (click pe iconia cuCircle). La Circle Limitations se selecteazWhole Circle, iar la Support

planul xy. Click dreapta la valoarea razei Edit Formula i alegem cavaloare parametrul rb. Centrul (Center) cercului va fi punctul de coordonate(0,0,0).

Fig. 1.14.


19/31

18

Acum trebuie s extrapolm (Extrapolate) involuta creat. Pentrulungimea ei introducem formula (click dreaptaEdit Formula):

(rb-rf)*1.5Vezi figura 1.15.

Fig. 1.15.

Crem un plan folosind formula: -asin(PI/2*1/z). Vom obine unplan care este inclinat cu un unghi de -4.5 grade fa de planul zy.La PlaneType selectm Angle/Normal to plane, Rotation axis: z i Reference: zy.

Vom folosi acest plan mai trziu pentru simetrie, pattern i alte funcii.Vezi figura 1.16.


20/31

19

Fig. 1.16.

Dup aceast operaie se creeaz cercul de raza rf. Apoi se realizeazracordarea din meniul:InsertWireframeCorner

Raza racordrii se face cu formula:0.2*m*1mmVezi figura 1.17.


21/31

20

Fig. 1.17.

n figura 1.18 se prezint rezultatul operaiei:

Fig. 1.18.

n continuare, cu ajutorul comenzii Trim ntre Corner-ul anterioriExtrapolate se obine urmtorul rezultat prezentat n continuare:


22/31

21

Fig. 1.19.

Urmtoarea faz a lucrrii este crearea unei simetrii a involutei fade planul creat mai devreme (InsertOperationsSymmetry)

Vezi figura 1.20.

Fig. 1.20.

Dup aceasta operaie se creeaz cercul de razra.


23/31

22

Fig. 1.21.

Cu ajutorul cercului de raz ra (cercul exterior) i cu comanda Trimse contureaz partea superioara a profilului unui dinte. Pentru a se putearealiza comanda Trim este necesar o ntrerupere a cercului de raza ra.

Pentru aceasta folosim comanda Splitn planulzx .Vezi figura 1.22.


24/31

23

Fig. 1.22.

Apoi se realizeaz conturul superior al dintelui cu ajutorul comenziiTrim.


25/31

24

Fig. 1.23.

n continuare vom obine toate contururile dinilor prin comandaCircular Pattern. Vom alege opiunea Complete Crowni axa de rotaie zi un numr de z=20 dini.

Fig. 1.24.


26/31

25

Pentru a obine toata baza profilul dinilor este necesar s unim toate

contururile dinilor cu ajutorul comenzii Join. Opiunile Check connexityiCheck manifold trebuie s nu fie bifate pentru c contururile dinilor nusunt unite ntre ele i se va genera o eroare.

Fig. 1.25.

n urmtoarea operaie vom optime conturul complet al dinilor.Pentru aceasta vom folosi comanda Trim ntre cercul de raza rbi Join ul

pe care tocmai l-am fcut.


27/31

26

Fig. 1.26.

Pentru obinerea grosimii roii dinate se va translata profilul obinutcu comanda Translate la distanta dorit (100mm n cazul nostru).

Fig. 1.27.


28/31

27

Avnd n vedere ca scopul este de a obine o roat dinat cu dini

nclinai la 15 grade, noul profil obinut se va roti cu comanda Rotate la 15grade n jurul axei z.

Fig. 1.28.

Pentru obinerea muchiei dintelui vom folosi comanda Helix cuopiunile: axa de rotaie z, pitch = 2400, height = 100.

Fig. 1.29.


29/31

28

Pentru obinerea suprafeei de angrenare complete vom utiliza

comanda Multi-section surfaces. Se selecteaz pofilele laterale ale rotiidinate avnd grij ca sgeile de generare s fie n acelai sens i apoihelixul care reprezint linia de ghidare a profilului.

Fig. 1.30.

Pentru a face roata dinat solid trebuie s schimbam mediul delucru. Din butonul Start alegem modulul Mechanical DesignPartDesign.

Cu ajutorul comenzii Close Surface din meniul InsertSurfaceBased Features se va obine solidul plecnd de la suprafaa fcut cucomanda Multi-section Surfaces.


30/31

29

Fig. 1.31.

Fig. 1.32.


31/31

30

Rezultatul final este prezentat n figura 1.33.

Fig. 1.33.

Modelarea RD Cu Dinti Inclinati CATIA

Documents

Transcript of Modelarea RD Cu Dinti Inclinati CATIA