Hướng dẫn thiết kế bánh răng bằng tham số trong PRO/E WILDFILE 3.0

TIN HỌC ỨNG DỤNG AIC – 19 HÒA BÌNH - LÀNG ĐẠI HỌC THỦ ĐỨC - ĐT 08.965014 , 0909253758 - 1 - HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ BÁNH RĂNG BẰNG THAM SỐ TRONG PRO/E WILDFILE 3.0 A.CÁC THÔNG SỐ CẦN THIẾT: THÔNG SỐ RĂNG THẲNG RĂNG NGHIÊNG (Góc α ) Môđun m = 4 m = 4 Số răng Z1 = 50 Z1 = 50 Đường kính vòng chia dchia = m*z1 dchia = m*z1/cos(α) Đường kính vòng đỉnh ddỉnh = m*(z1+2) ddỉnh = m*(z1/ cos(α)+2) Đường kính chân răng dchân = m*(z1-2.5) dchân = m*(z1/ cos(α)-2.5) Bề dày răng b = 10*m Góc bo chân răng r = 0.25*m Đường kính Moayơ dm = 1.5*db Đường kính lỗ db tùy thuộc vào yêu cầu thiết kế Chều dày đĩa K = 0.5*b Đường kính trong vành đĩa D0 = dđỉnh – 6*m Đường kính đường tròn tâm các lỗ trên đĩa D’ = 0.5*(D0 + dm) Đường kính lỗ trên đĩa d0 = 0.25*(D0 – dm) Chiều dài Moayơ lm = 1.5*db Đường kính đường tròn cơ sơ db = m*Z1*cos(20) db = m*Z1*cos(20)/ cos(α) - Phương trình đường thân khai: - Góc một bước răng chiếm 360/Z1 - Góc bề rộng răng chiếm 360/2*Z1 - Góc nửa bề rộng răng chiếm 360/4*Z1 ⎪⎩ ⎪⎨⎧ Φ−Φ=Θ Φ+= )arctan( )1(* 2rbR TIN HỌC ỨNG DỤNG AIC – 19 HÒA BÌNH - LÀNG ĐẠI HỌC THỦ ĐỨC - ĐT 08.965014 , 0909253758 - 2 - B.TRÌNH TỰ THỰC HIỆN 1. Khai báo tham số : - Tool \ Parameters. Xuất hiện hộp thoại.Ta khai báo tham số m và z1 như hình vẽ.Sau đó nhấn OK. 2. Tạo phôi cho bánh răng - Sử dụng lệnh Extrude Bothside để tạo phôi cho bánh răng. Lưu ý chọn mặt phẳng FRONT làm mặt phẳng vẽ phác. - Trong mội trường Sketch,vẽ đường tròn tại giao điểm 2 Reference sau đó gán ràng buộc kích thước bằng cách :Tool \ Relation \ ta thấy xuất hiện hộp đối thoại,đồng thời bên mặt phẳng vẽ phác xuất hiện kích thước sd0. (H.1) (Lưu ý: sd0 có thể là kích thước sdx nào đó tùy thuộc vào cách vẽ mà hệ thống tự sinh ra) - Nhập sd0=m*(z1+2) đây là đường kính đỉnh răng (H.2) - Kết thúc vẽ phác , nhập vào giá trị bề dày của bánh răng là 10*m TIN HỌC ỨNG DỤNG AIC – 19 HÒA BÌNH - LÀNG ĐẠI HỌC THỦ ĐỨC - ĐT 08.965014 , 0909253758 - 3 - 3. Tạo đường Curve thân khai - Tạo Datum Curve From Equation \ Chọn hệ toạ độ CSYS \ Chọn Cylindrical \ nhập vào dòng lệnh sau : rb=0.5*m*Z1*cos(20) todeg=180/pi a=0 theta=t*5 solve a*todeg-atan(a)=theta for a R=rb*(1+a^2)^0.5 - Kết quả ta được hình bên. 4. Tạo 1 Datum Point là giao điểm giữa đường kính vòng chia và đường thân khai. - Insert \ Datum Point \ Sketch \ Chọn mặt phẳng FRONT \ Default - Trong môi trường vẽ phác, chọn thêm Reference làđường Curve - Vẽ đường tròn đường kính m*Z1 (cách gán quan hệ kích thước tương tự bước trên) - Vẽ 1 điểm là giao của đường tròn này và đường Curve - Kết thúc lệnh ta được PNT0. 5. Tạo một Datum Plane (DTM) qua trục phôi và qua điểm PNT0 ta được DTM1 6. Tạo một Datum Plane qua trục phôi và hợp với DTM1 một góc 360/(4*Z1) ta được DTM2 (Lưu ý chiều của góc xoay) 7. Dùng lệnh Mirror để lấy đối xứng đường Curve qua mặt phẳng DTM2. (H.4) H.5 TIN HỌC ỨNG DỤNG AIC – 19 HÒA BÌNH - LÀNG ĐẠI HỌC THỦ ĐỨC - ĐT 08.965014 , 0909253758 - 4 - 8. Tạo rãnh răng thứ nhất - Sử dụng lệnh Extrude. Chọn mặt vẽ phác chứa đường thân khai (mặt FRONT) - Trong môi trường Sketch,sử dụng lệnh Use Edge để lấy biên dạng 2 đường thân khai - Vẽ 1 đường tròn đường kính m*(Z1-2.5) đây là đường kính chân răng. - Bo tròn giữa 2 đường thân khai và đường tròn chân răng với bán kính 0.25*m - Xoá bỏ các cạnh thừa - Kết thúc vẽ phác \ Chọn Thru all. Kết quả ta được H.5 9. Sử dụng lệnh Pattern theo Axis để tạo các rãnh răng còn lại.Lưu ý: ta chưa quan tâm tới số răng, ta chỉ nhập giá trị góc là 360/z1. 10. Tham số hoá bánh răng: - Từ Tool \ Chọn Relation \ Click vào bất kỳ đối tượng nào thuộc dãy Pattern\ ta được như H.7 .Nhập vào tham số P10 = Z1 - Kết thúc nhấn Regenerate xem thử. Kết quả ta được hình bên. - như vậy ta đã hoàn thành xong việc tạo răng cho bánh răng m=4 ; Z1=50 Lưu ý: Đối với trường hợp này ta chưa đặt quan hệ cho góc xoay giữa 2 mặt phẳng DTM1 và DTM2. Do đó ta không thay đổi được số răng và sẽ gặp lỗi như sau: Z nhỏ Z lớn Vì vậy ta phải tham số lại góc giữa DTM1 và DTM2 là 360/(z1*4). TIN HỌC ỨNG DỤNG AIC – 19 HÒA BÌNH - LÀNG ĐẠI HỌC THỦ ĐỨC - ĐT 08.965014 , 0909253758 - 5 - Ta thử thay đổisố răng. Z1=25 Z1=60 Z1=200 ĐỐI VỚI BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG o Ta cần khai báo thêm tham số góc nghiêng là goc = 20 o Thực hiện lại từ bước 1 đến bước 7 tương tự như bánh răng trụ răng thẳng. Lưu ý các giá trị kích thước phải chia cho cos(goc) o Tạo 1 Datum Curve làm đường dẫn : - Insert \ Model Datum Curve \ From Equation \ gõ vào dòng lệnh sau : r=0.5*m*z1/cos(goc) todeg=180/pi theta=t*10*m*tan(goc)*todeg/r Z=-t*10*m TIN HỌC ỨNG DỤNG AIC – 19 HÒA BÌNH - LÀNG ĐẠI HỌC THỦ ĐỨC - ĐT 08.965014 , 0909253758 - 6 - o Tạo rãnh răng thứ nhất: - Sử dụng lệnh Variable Section Sweep. Kích chọn đường curve nghiêng .Kích giữ chuột kéo dài 2 đầu đường Curve như hình vẽ.Các bước tạo rãnh răng tương tự như răng trụ.Lưu ý phải chia cho giá trị cos(goc). - Kết thúc vẽ phác \ Preview ta thấy rãnh răng là một rãnh thẳng không phải là rãnh nghiêng. - Trong Tab options \ chọn Constant section. - Nhấn OK ta có kết quả như hình dưới. o Sử dụng lệnh Pattern tương tự như răng trụ o Gán các ràng buộc cuối cùng (lưu ý giá trị cos(goc) ) ta đã vẽ được hoàn chỉnh bánh răng trụ răng nghiêng. Ta thử thay đổi số răng Z1=20 Z1=80 Lưu ý: Góc nghiêng trái hay phải phụ thuộc vào dấu của Theta do đó ta có thể chuyển từ bánh răng nghiêng sang bánh răng thẳng bằng cách gán cho Theta bằng giá trị 0.Kết quả ta cũng được bánh răng trụ răng thẳng. HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ BÁNH RĂNG CÔN RĂNG THẲNG TIN HỌC ỨNG DỤNG AIC – 19 HÒA BÌNH - LÀNG ĐẠI HỌC THỦ ĐỨC - ĐT 08.965014 , 0909253758 - 7 - Thông số hình học cần thiết để vẽ bánh răng côn răng thẳng: Chiều dài nón L= 2 2 1 1 sin2sin2 ϕϕ mZmZ = Góc côn vòng chia )tan( 2 1 1 Z Za=ϕ ; )tan( 1 2 2 Z Za=ϕ =900- 1ϕ Đường kính vòng chia d=mZ Góc chân răng ''γ = atan( L 1.25m ) Góc đầu răng 'γ = atan( L m ) Chiều dày răng b≤ 3 1 L TRÌNH TỰ THỰC HIỆN Bước 1: Khai báo tham số + Tool \ Parameters nhập các giá trị m = 3 ; Z1 = 30 ; Z2 = 30 Bước 2: Tạo phôi cho bánh răng + Sử dụng lệnh Revolve Click chọn mặt phẳng vẽ phác ( mặt Top ), trình tự vẽ phác như sau : 1. Tạo đường Centerline1 (C1) để làm trục Revolve 2. Tạo đường C2 hợp với C1 một góc bất kỳ 3. Tạo 1 điểm là giao của C2 và Reference nằm ngang sau đó ta gán quan hệ hình học cho các kích thước bằng cách : Tool \ Relation \ Xuất hiện hộp thoại Relation và giá trị kích thước bên môi trường Sketch được ProE định nghĩa là sd2 và sd3 như (H.1) ( Lưu ý: Biến sd2 và sd3 có thể là sdxx nào đó tuỳ thuộc vào hiển thị trong sketch). Từ hộp thoại Relation nhập vào các tham số: sd2 = atan(z1/z2) và sd3 = 0.5*m*z1 OK ta có kích thước như (H.2) H.1 H.2 4. Tạo đường C3 vuông góc với C2 TIN HỌC ỨNG DỤNG AIC – 19 HÒA BÌNH - LÀNG ĐẠI HỌC THỦ ĐỨC - ĐT 08.965014 , 0909253758 - 8 - 5. Tạo đường C4 hợp với phần trên đường C2 một góc bất ky øvà đường C5 hợp với phần dưới đường C2 một góc bất kỳ sau đó đặt quan hệ cho các kích thước vừa tạo là sd5 và sd7 như H.3 (thực hiện tương tự như phần trên ) với giá trị : sd5=atan(2*sin(atan(z1/z2)))/z1 sd7=atan(1.25*2*sin(atan(z1/z2)))/z1 ta được kết quả như H.4 H.3 H.4 6. Tạo 1 điểm trên đường C3 cách đường C1 một đoạn sd9=2.5*m sau đó tạo đường C6 qua điểm đầu và điểm vừa tạo ta được H.6 H.5 H.6 TIN HỌC ỨNG DỤNG AIC – 19 HÒA BÌNH - LÀNG ĐẠI HỌC THỦ ĐỨC - ĐT 08.965014 , 0909253758 - 9 - 7. Tạo đường C7 song song với đường C3 và cách một đoạn sd13=1/6*(m*z1)/sin(atan(z1/z2)) ta được H.8 H.7 H.8 8. Tạo biên dạng Revolve như H.9 . Kết thúc lệnh Revolve ta được H.10 . H.9 H.10 Như vậy ta đã hoành thành xong phần phôi của bánh răng TIN HỌC ỨNG DỤNG AIC – 19 HÒA BÌNH - LÀNG ĐẠI HỌC THỦ ĐỨC - ĐT 08.965014 , 0909253758 - 10 - Bước 3 : Tạo các Datum liên quan 1. Tạo Datum Curve1 trong môi trường Sketch \ chọn mặt phẳng Top làm mặt phẳng vẽ phác.Ta sử dụng lệnh Use Eged để lấy cạnh dưới của phôi.Kết thúc ta được( H.12) H.11 H.12 2. Tạo một Datum plane ( DTM ) đi qua đường Curve1 và tiếp xúc với mặt Revolve Ta được DTM1 3. Tạo một Datum point tại đỉnh chóp của bánh răng 4. Tạo một DTM2 đi qua Datum point1 vừa tạo vàsong song với DTM1 5. Tạo 1 hệ trục tọa độ là giao của 3 mặt phẳng DTM1+TOP+RIGHT.Chiều trục Z hướng vuông góc với DTM1, trục X nằm trên DTM1 có chiều hướng vào phôi.(H.13) 6. Tạo biên dạng đường thân khai : insert \ Datum Curve \ From Equation \ Done \ Pick vào Hệ Tọa Độ mới tạo \ Cylindrical \ Xuất hiện Notepad \ Gõ vào dòng lệnh sau : Rb=0.5*m*Z1*cos(20)/cos(atan(z1/z2)) todeg=180/pi a=0 theta=t*5 solve a*todeg-atan(a)=theta for a R=Rb*(1+a^2)^0.5 Kết Thúc lệnh ta được Đường Curve như ( H.14) H.14 H.13 TIN HỌC ỨNG DỤNG AIC – 19 HÒA BÌNH - LÀNG ĐẠI HỌC THỦ ĐỨC - ĐT 08.965014 , 0909253758 - 11 - 7. Tạo 1 Datumpoint là giao của đường kính vòng chia và Datum Curve : Insert \ Datum Point \ Sketch \ Pick chọn mặt Front \ Vào mặt phẳng vẽ phác vẽ đường tròn đường kính = m*z1 \ Đặt 1 điểm vào \ Kết thúc ta được như H.14 8. Tạo một DTM3 đi qua trục phôi và điểm PTN2 vừa tạo 9. Tạo một DTM4 đi qua trục phôi và hợp DTM3 một góc 360/ (4*z1) 10. Sử dụng lệnh Copy Mirror để copy đường thân khai qua mặt phẳng DT4 ta được như (H.15) Như Vậy ta đã hoàn tất xong Bước 3 H.15 Bước 4: Tạo rãnh răng thứ nhất a) Sử dụng lệnh Blend Paralell + Insert \ Blend \ Cut \ Paralell \ Regular Sec \ Done \ Straight \ Done \ Pick vào DT1 \ OK \ Pick tiếp vào mặt Top \ Mặt phẳng vẽ phác xuất hiện \ Chọn Reference là hệ toạ độ CSO, 2 đường Curve và Datum Point 1 + Vẽ đường tròn có tâm tại CSO đường kính sd0=(m*(z1-2.24*cos(atan(z1/z2))))/cos(atan(z1/z2)) Đây là đường kính chân răng. + Sử dụng lệnh Use Eged để lấy biên dạng 2 đường Curve + Tạo thêm 1 cung tròn để đóng kín phần tiết diện + Bo tròn 2 phần đáy gán cho chúng bằng nhau sau đó xóa bỏ các cạnh thừa + Đặt quan hệ cho cung được bo tròn với đường kính = 0.25*m + Kích chuột phải chọn Toggle section để chuyển sang vẽ tiết diện thứ 2 như (H.16) + Kết thúc vẽ phác \ OK \ Thru Until \ Done \ Pick chọn mặt DT2 \ OK \ ta được một rãnh răng như (H.17) H.16 H.17 TIN HỌC ỨNG DỤNG AIC – 19 HÒA BÌNH - LÀNG ĐẠI HỌC THỦ ĐỨC - ĐT 08.965014 , 0909253758 - 12 - b) Sử dụng lệnh Swep Blend: + Tạo đường Curve làm đường dẫn cho lệnh Sweep Blend : Insert \ Datum Curve \ Sketch \ Done \ chọn mặt Top \ … \ Kết thúc ta được đường Curve như (H.18) H.18 H.19 + Insert \ Cut \ Swep Blend \ Sketch Sec \ Nrm to Origin Traj \ Done \ Select traj \ Pick vào đuờng Curve vừa tạo \ Done \ Giữ nguyên tất cả mặc định \ Mặt phẳng vẽ phác xuất hiện \ Chọn References là CSO và 2 đường Curve thân khai \ Lập lại các bước vẽ phác như trong lệnh Blend + Kết thúc vẽ phác, tiếp tục giữ nguyên tất cả các mặt định \ Mặt phẳng vẽ phác lại xuất hiện \ ta đặt 1 điểm vào hệ tọa độ màu xanh do lệnh Sweep Blend tạo ra \ Kết thúc vẽ phác \ chọn Sharp \ Ok . Ta cũng được rãnh răng như ( H.17 ) Bước 5: Tạo bánh răng hoàn chỉnh bằng cách Pattern đối tượng vừa sao chép sau đó tham số hóa bánh răng + Ta cần tạo thêm mối quan hệ góc giữa DT3 và DT4 là 360/(4*z1) Như vậy ta đã hoàn thành xong phần bánh răng hoàn chỉnh với m=3;Z1=30;Z2=30. Thử thay đổi tham số Z1 và Z2. Z1 = 25 Z2 = 80