11 - 2004

КОМПАС-Shaft 3D: желания исполнимы

Светлана Чиркова

Уже не одно столетие человек использует валы и зубчатые колеса, при этом он постоянно совершенствует свои творения и методы их проектирования. Со временем технический прогресс позволил перейти от способов, основанных исключительно на опыте предков, интуиции и наблюдательности, к точным инженерным расчетам и компьютерному моделированию.

Сегодня дефицит времени, вызванный растущим объемом разработок, а также повышение уровня сложности проектируемых изделий побуждает конструкторов к поиску программных средств, которые позволят автоматизировать хотя бы некоторые этапы проектной деятельности. Желание каждого инженера — больше результатов при меньших усилиях — основано на стремлении избавиться от монотонных, повторяющихся действий и сконцентрироваться на творческом процессе. Воплотить это желание в жизнь поможет разработка компании АСКОН — интегрированная система моделирования тел вращения КОМПАС-Shaft 3D. Каковы же ее возможности?

Во-первых, средствами библиотеки могут быть построены модели цилиндрических, конических ступеней вала, а также ступеней, поперечным сечением которых является многогранник.

Во-вторых, используя библиотеку, можно не только проектировать шестерни, но и рассчитывать их параметры. Это касается геометрических и прочностных характеристик прямозубых цилиндрических передач внутреннего и внешнего зацепления.

В-третьих, библиотека помогает строить прямобочные, тре­угольные и эвольвентные шлицы, проектировать шпоночные участки на ступенях валов.

Наконец, с помощью библиотеки можно создавать проточки, кольцевые пазы, лыски, а также канавки различной формы (рис. 1).

Потребует ли такое разнообразие возможностей долгого освоения системы? Нет, не потребует! Использовать КОМПАС-Shaft 3D в работе легко. Продемонстрируем это на нескольких примерах.

Предположим, перед нами поставлена задача создать модель многоступенчатого вала-шестерни. Не будем заострять внимание на всех стадиях проектирования, остановимся лишь на тех этапах, где библиотека может оказать существенную помощь.

Пример первый

Предположим, одна из ступеней проектируемого вала — участок со шлицами. Процесс его моделирования средствами КОМПАС-Shaft 3D будет состоять из двух этапов: построения цилиндрической поверхности вала и построения шлицев.

Приступим к первому этапу. Для этого активизируем систему и выберем нужную команду. Перед нами появится диалог, в котором следует задать параметры ступени. Обратите внимание: величины можно не только вводить посредством клавиатуры, но и выбирать из стандартизованного ряда значений, а также пользоваться встроенным калькулятором. С помощью калькулятора можно выполнить арифметические действия, не выходя из режима ввода параметров ступени.

Вводим значения длины и диаметра, нажимаем кнопку, подтверждающую создание модели, и тут же видим результат — цилиндрический участок вала готов (рис. 2).

Перейдем ко второму этапу — построению шлицев. Для этого вызовем библиотечную команду, ассоциированную с проектированием шлицев нужного типа, — откроется окно, предназначенное для ввода параметров. Обратите внимание: вам не понадобится идти за справочником и отыскивать значения вводимых величин. Выбрав обозначение шлицев из предлагаемого списка, мы получим значения всех параметров, характеризующих именно этот типоразмер автоматически. Может быть, это мелочь, но именно такие мелочи облегчают и ускоряют работу конструктора. Нам останется только ввести длину шлицевого участка и указать диаметр фрезы, а затем нажать ОК. Ждем несколько секунд, и шлицевый участок вала готов (рис. 3). Очень просто, не правда ли?

Пример второй

Поскольку мы рассматриваем этапы проектирования вала-шестерни, остановимся на создании ступени, которая представляет собой цилиндрическую шестерню внешнего зацепления.

Проектирование шестерни предполагает определение ее параметров и создание модели. Определение параметров шестерни сводится к расчету зубчатой передачи. Кто хоть раз сталкивался с этой задачей, знает, что решить ее непросто. А создание модели? Одно построение эвольвенты чего стоит! При использовании же системы КОМПАС-Shaft 3D расчет параметров и создание модели станут этапами действительно автоматизированного проектирования — от пользователя потребуется лишь активизировать нужную команду и ввести исходные данные.

Вызовем команду построения цилиндрической шестерни внешнего зацепления. Откроется окно команды, где следует указать количество точек, по которым будет рассчитываться эвольвента и строиться поверхность зуба, а также определить режим генерации зубьев.

От числа расчетных точек зависит точность построения эвольвенты. Закономерность простая: чем больше точек, тем точнее эвольвента; в то же время, чем точнее эвольвента, тем больше времени и ресурсов потребуется для ее построения.

Количество расчетных точек, в свою очередь, обусловлено целью создания модели. Если модель будет служить основой плоского чертежа и вся дальнейшая работа по созданию детали будет вестись с чертежом, то, наверное, не имеет смысла строить эвольвенту с особой точностью. Другое дело, когда мы разрабатываем модель шестерни, которая впоследствии будет передана технологу для создания управляющей программы для станка с ЧПУ. В этом случае от точности построения геометрии в конечном счете будет зависеть качество детали.

Использование режима упрощенной генерации при создании модели позволяет прорисовывать не все зубья колеса, а только указанное их количество. Если шестерня имеет большое число зубьев, активизация этого режима существенно сократит время построения модели.

Число расчетных точек мы задали. Режим упрощенной генерации решили не применять, так как число зубьев в нашем случае невелико. Запускаем геометрический расчет зубчатой передачи. Он будет выполнен в соответствии с ГОСТ 16532-70 «Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчет геометрии».

По окончании расчета мы получим сведения о качестве зацепления. Если все параметры в норме, то уже на этом этапе можно создать модель. Но не будем торопиться и рассчитаем проектируемую передачу на прочность. Расчет проводится согласно ГОСТ 21354-87 «Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчет на прочность». Введем расчетные параметры, выберем вариант схемы расположения передачи, укажем материал, из которого будет изготовлено зубчатое колесо. Запустим расчет и убедимся, что прочностные показатели в норме. Можно давать добро на построение модели. Ждем некоторое время, и вот он — результат (рис. 4)!

Процесс проектирования шестерни занял считаные минуты. А сколько потребовалось бы времени, не будь у вас КОМПАС-Shaft 3D?

Пример третий

Практически не бывает валов без таких конструктивных элементов, как проточки, канавки, пазы, лыски и т.п. Их проектирование отнимает немало времени и сил: пока подберешь нужный размер и отыщешь все параметры, пока создашь эскиз и выполнишь формообразующие операции... Имея же в своем распоряжении КОМПАС-Shaft 3D, можно инициировать построение этих элементов буквально одним щелчком мыши. Посмотрим, к примеру, как строятся канавки.

Указываем цилиндрическую поверхность, на которой необходимо создать канавку. Из множества предлагаемых типов канавок выбираем нужный и вызываем соответствующую команду. Следующая задача — заполнить поля ввода в открывшемся окне. Обратите внимание: разработчики системы позаботились о том, чтобы пользователям не пришлось долго размышлять над возможными значениями вводимых параметров. Практически все величины можно выбрать из предлагаемого списка. Более того, в некоторых случаях можно получить информацию о допустимом минимуме и допустимом максимуме значения. И последнее, что останется сделать, — это нажать кнопку ОК и получить результат, который не заставит себя ждать (рис. 5).

Примеров, демонстрирующих возможности системы КОМПАС-Shaft 3D, можно привести еще множество. Но и рассмотренных вполне достаточно для понимания того, что КОМПАС-Shaft 3D может стать вашим любимым инструментом в работе. Он избавит вас от рутинных действий и трудоемких операций, которые неизбежно сопровождают процесс проектирования валов и зубчатых колес. А это ли не шаг к исполнению желания?

«САПР и графика» 11'2004