Jak stworzyć ewolwentę koła zębatego w SOLIDWORKS?

Parametry początkowe

W celu przedstawienia procesu modelowania ewolwenty, posłużymy się uproszczonym przypadkiem koła walcowego z prostymi zębami. Przyjmujemy następujące dane wejściowe:

• Moduł normalny: m = 3

• Liczba zębów: z = 21

• Kąt przyporu: α = 20°

Zastosowanie równań

Na podstawie powyższych parametrów możemy wyznaczyć wymiary geometryczne koła i jego zębów. W SOLIDWORKS warto w tym celu wykorzystać funkcję tworzenia równań. Poprzez zdefiniowanie zmiennych globalnych i odpowiednich zależności matematycznych, uzyskamy pełen zestaw parametrów do dalszego modelowania. Poniżej zamieszczono zestaw równań przygotowanych w oparciu o metodykę projektowania kół walcowych.

Etapy modelowania

Aby ułatwić proces modelowania, na początek zaleca się narysowanie szkicu zawierającego cztery współśrodkowe okręgi. Będą one odpowiadały następującym średnicom:

• średnicy stóp,

• średnicy zasadniczej,

• średnicy podziałowej,

• średnicy wierzchołkowej.

Po naszkicowaniu tych średnic, wykonujemy wyciągnięcie bryły na podstawie średnicy wierzchołkowej z ustaloną szerokością koła zębatego. Następnie przechodzimy do drugiego szkicu, w którym utworzona zostanie krzywa bazująca na równaniu – będzie to fragment ewolwenty, który zostanie użyty do uformowania zarysu zęba.

Wzór opisujący ewolwentę przedstawia się następująco:

Tworzenie wrębu między zębami

Aby zamodelować wrąb między zębami, konieczne będzie narysowanie dwóch oddzielnych krzywych ewolwenty, przesuniętych względem siebie. Używamy w tym celu modyfikacji wzoru z uwzględnieniem kąta beta (β), który odpowiada za właściwe odsunięcie krzywych względem siebie.

Wzory te należy wprowadzić w oknie tworzenia krzywej opartej na równaniu. Po aktywowaniu narzędzia, wybieramy typ krzywej jako parametryczna i postępujemy zgodnie z przedstawionymi krokami. Aby uzyskać pełen zarys wrębu, procedurę należy powtórzyć dwukrotnie – przy drugim użyciu należy odwrócić kierunek drugiej krzywej.

Parametr t można dobrać dowolnie, jednak zaleca się, aby jego zakres wychodził poza średnicę wierzchołkową. Ułatwi to docinanie krzywych w dalszych etapach i pomoże w precyzyjnym odwzorowaniu zarysu wrębu.

Po utworzeniu krzywych wykorzystujemy narzędzie konwertuj elementy, aby przenieść na szkic średnice stóp i wierzchołków. Następnie dodajemy linię prostą łączącą stopę z krzywą ewolwenty. Linia ta powinna być styczna do obu krzywych. Po odpowiednim przycięciu elementów, otrzymamy gotowy wrąb między zębami:

Wycinanie zarysu z bryły

Po zakończeniu szkicu należy przejść do operacji wycięcia materiału na podstawie stworzonego wrębu.

Tworzenie pełnej ewolwenty koła zębatego w SOLIDWORKS 

Aby uzyskać pełen zarys koła zębatego, należy skorzystać z funkcji szyk kołowy. W jego ustawieniach wybieramy uprzednio utworzoną operację wycięcia jako element powtarzany. Wybieramy opcję równomiernego rozmieszczenia i wprowadzamy wartość liczby zębów z.

W tym miejscu kończymy tworzenie bazowego modelu koła zębatego. Po dodaniu fazek, zaokrągleń oraz ewentualnych otworów odciążających, finalna wersja projektu może prezentować się następująco:

Podsumowanie
Dzięki opisanym powyżej krokom, rysowanie zarysu ewolwenty zęba w SOLIDWORKS może stać się prostsze, niż się wydaje. Wprowadzenie równań pozwala na szybką modyfikację projektu, a całość procesu można z powodzeniem zautomatyzować. W razie napotkania problemów zachęcamy do kontaktu z naszym działem wsparcia technicznego. Dla osób początkujących przygotowaliśmy również kompleksowe szkolenia, które pozwolą w pełni opanować możliwości programu SOLIDWORKS.