Kurs projektowania 3D w 360. Proste mechanizmy od ręki! – Lekcja 5

To już piąta edycja kursu projektowania Autodesk Fusion 360. W poprzednich miesiącach omawialiśmy główne cechy programu: tworzenie brył prostych, brył cylindrycznych oraz brył obrotowych. Opracowaliśmy łożysko kulkowe - w całości wykonane z tworzywa sztucznego. Następnie rozwinęliśmy umiejętności tworzenia bardziej złożonych kształtów. Tym razem zajmiemy się zębatkami kątowymi i zębatkami.

Niektóre elementy mechanizmów lubią się często psuć, dotyczy to również gwiazdek. przynosi rozwiązanie niektórych problemów - na przykład z brakującą skrzynią biegów.

mechanizm

Zaczynamy od czegoś prostego. Koła zębate to zwykle cylindry z wyciętymi lub spawanymi zębami. Szkic zaczynamy na płaszczyźnie XY i rysujemy okrąg o promieniu 30 mm. Rozciągamy go do wysokości 5 mm – tworzy to cylinder, w którym następnie nacinamy zęby (dzięki temu uzyskujemy lepszą kontrolę nad średnicą tworzonego koła zębatego).

1. Podstawa do stworzenia stojaka

Następnym krokiem jest naszkicowanie szablonu, który posłużył do ukształtowania zębów. Na jednej z podstaw cylindra narysuj trapez o podstawie o długości 1 i 2 mm. Program pozwala nie rysować dłuższej podstawy trapezu - możemy określić jego długość dzięki punktom na końcach jego "ramion". Zaokrąglamy rogi na krótszych zasadach, korzystając z opcji na zakładce funkcji szkicu. Powstały szkic przecinamy wokół całego walca, a następnie zaokrąglamy ostre krawędzie. Miejsce na jeden goździk jest gotowe - powtórz jeszcze 29 razy. Przyda się opcja wspomniana w poprzednich edycjach kursu, czyli tzw. powtórki. Ta opcja jest ukryta pod nazwą Pattern na zakładce, w której wybieramy wersję.

2. W jednym wycięciu wycina się otwór

Wybierając to narzędzie zaznaczamy wszystkie powierzchnie utworzonego przekroju (również te zaokrąglone). W oknie pomocniczym przejdź do parametru Oś i wybierz oś, wokół której cięcie będzie powtarzane. Możemy także wybrać krawędź walca – efekt końcowy będzie taki sam. Powtórzenie powtarzamy 30 razy (wpisujemy je w okienko widoczne na polu roboczym przy modelu lub w okienku pomocniczym). Podczas tworzenia kół zębatych uzyskanie prawidłowego rozmiaru zęba wymaga trochę praktyki.

mechanizm gotowy. Warto dołożyć otwór do zamontowania koła na osi - na tym etapie kursu nie powinno to stanowić problemu. Tworząc jednak taki okrąg może pojawić się pytanie: „Dlaczego na pierwszym szkicu nie narysować zębów, zamiast wycinać je w cylinder?”

3. Kilka powtórzeń i pozycja gotowa.

Odpowiedź jest dość prosta – to dla wygody. Jeśli zachodzi potrzeba zmiany rozmiaru lub kształtu, wystarczy zmienić szkic zęba. Gdyby to zostało zrobione w pierwszym szkicu, wymagana byłaby całkowita rewizja szkicu. Proponuje się wykorzystanie operacji powtarzania, działającej już na modelu, powielającej wykonaną operację lub wybrane ściany obiektu (1-3).

Przekładnia kątowa

Dochodzimy do nieco bardziej złożonej części lekcji, czyli transmisji kątowej. Służy do zmiany kierunku, najczęściej o 90°.

Początek będzie taki sam jak na biegu. Narysujmy okrąg (o średnicy 40 mm) na płaszczyźnie XY i pociągnijmy go w górę (o 10 mm), ustawiając jednak parametr na 45°. Szkicujemy szablon do wycinania zębów, jak w przypadku zwykłego koła. Rysujemy takie wzory na dolnej i górnej płaszczyźnie. Szablon na dolnej krawędzi powinien być dwukrotnie szerszy niż szkic na górnej krawędzi. Wartość tę uzyskuje się ze stosunku średnicy górnej i dolnej.

4. Podstawa przygotowania przekładni stożkowej

Podczas tworzenia szkicu zaleca się jego powiększenie tak, aby wystawał nieco poza podstawę, aby uniknąć płaszczyzn o zerowej grubości. Są to elementy modelu, które muszą istnieć ze względu na nieprawidłowy rozmiar lub niedokładny szkic. Mogą utrudniać dalszą pracę.

Po utworzeniu dwóch szkiców korzystamy z operacji „Loft” z zakładki. Ten krok został omówiony w poprzednich sekcjach, dotyczący łączenia dwóch lub więcej szkiców w bryłę. To najlepszy sposób na płynne przejścia pomiędzy dwoma kształtami.

5. Wytnij z dwóch szkiców

Wybieramy wspomnianą opcję i wybieramy oba szkice. Wycięty fragment modelu zostanie podświetlony na czerwono, dzięki czemu będziemy mogli na bieżąco monitorować, czy nie powstają niepożądane kształty lub płaszczyzny. Po zatwierdzeniu na jednym ząbku wykonuje się nacięcie. Teraz pozostaje już tylko zaokrąglić krawędzie tak, aby zęby bez problemu weszły w wycięcie. Powtórz cięcie w taki sam sposób, jak przy zwykłym biegu - tym razem 25 razy (4-6).

6. Gotowy stojak do transmisji narożnej

Przekładnia ślimakowa

W zestawie przekładni nadal brakuje przekładni ślimakowej. Służy również do kątowego przenoszenia obrotu. Składa się ze śruby, tj. robak i stosunkowo typowy mechanizm zębatkowy. Na pierwszy rzut oka jego wykonanie wydaje się bardzo skomplikowane, jednak dzięki operacjom dostępnym w programie okazuje się równie proste, jak w przypadku poprzednich modeli.

7. Pręt, w którym będziemy wycinać koła zębate

Zacznijmy od naszkicowania okręgu (o średnicy 40mm) na płaszczyźnie XY. Podciągając go na wysokość 50 mm tworzymy cylinder, z którego zostanie wycięty ślimak. Następnie znajdujemy i wybieramy operację z zakładki, po czym program każe nam uruchomić szkic i narysować okrąg, który będzie czymś w rodzaju rdzenia spirali, którą właśnie stworzyliśmy. Po narysowaniu koła pojawia się sprężyna. Użyj strzałek, aby ustawić go tak, aby zachodził na cylinder. W oknie pomocniczym zmień parametr na 6 i parametr. Na pewno obetniemy i zatwierdzimy operację. Właśnie powstał robak, tj. pierwszy element reduktora (7, 8).

Do wcześniej wykonanego robaka należy także dodać odpowiednią podstawkę. Nie będzie się to zbytnio różnić od postu na początku tego poradnika - jedyną różnicą jest rozmiar i kształt zębów, które wynikają z kształtu wycięcia na spirali. Gdy obydwa modele ustawimy tak, aby znajdowały się obok siebie (lub chociaż lekko na siebie zachodziły), możemy narysować odpowiadający im kształt. Powtórz cięcie jak w poprzednich przypadkach i wytnij otwór na oś. Warto też wyciąć w ślimaku otwór do zamocowania osi.

9. Widoczne elementy to dwa niezależne ciała.

W tym momencie koła zębate są już gotowe, choć jeszcze „wiszą w powietrzu” (9, 10).

10. Przekładnia ślimakowa jest gotowa

Czas na prezentację

Powstałe przekładnie będą montowane w różnych mechanizmach, dlatego warto je przetestować. W tym celu przygotujemy ścianki skrzynki, w której umieścimy koła zębate. Zacznijmy od samego początku, aby zaoszczędzić materiał i czas, wykonamy wspólną zębatkę dla dwóch pierwszych biegów.

Szkic zaczynamy na płaszczyźnie XY i rysujemy prostokąt o wymiarach 60x80 mm. Podciągnij go o 2 mm. Ten sam element dodajemy do płaszczyzny XZ, tworząc w ten sposób przekrój kątowy, na którym zamontujemy utworzone koła zębate. Teraz pozostaje tylko wyciąć otwory na osie znajdujące się na jednej z wewnętrznych ścian narożnika. Otwory muszą być oddalone od innych elementów o więcej niż 20 mm, aby zapewnić miejsce na obrót szafy o średnicy 40 mm. Równie dobrze moglibyśmy dodać osie, wzdłuż których będą się obracać koła zębate. Pozostawiam ten model bez szczegółowego opisu, gdyż na tym etapie kursu byłoby to raczej niepotrzebne powtarzanie (11).

11. Przykład regału

Przekładnia ślimakowa zamontujemy go w swego rodzaju koszyku, w którym będzie pracował. Tym razem plac nie wypadnie zbyt dobrze. Zaczniemy więc od wykonania cylindra, w którym śruba będzie się obracać. Następnie dokładamy płytkę, na której zamontujemy stojak.

Szkic zaczynamy na płaszczyźnie YZ i rysujemy okrąg o średnicy 50 mm, który przedłużamy do wysokości 60 mm. Korzystając z operacji Shell, drążymy cylinder, pozostawiając grubość ścianki 2 mm. Oś, na której przymocujemy świder, musi mieć dwa punkty podparcia, dlatego teraz przywrócimy ścianę usuniętą podczas operacji „Shell”. Wymaga to przerysowania go — skorzystajmy z tego i uczyńmy go symbolem zastępczym. Element ten należy nieco odsunąć od głównego - pomogą w tym omówione już funkcje.

Szkicujemy okrąg o średnicy odpowiadającej średnicy cylindra i rysujemy go 2 mm. Następnie dodaj kołnierz w odległości 2,1 mm od tworzonej ściany (robimy to w fazie szkicu kołnierza). Rozciągamy kołnierz o 2 mm - ślimak nie pozwoli na więcej. Otrzymujemy w ten sposób stabilnie zamontowaną śrubę z jej łatwym montażem.

Oczywiście nie zapomnij wyciąć otworów na oś. Warto trochę poeksperymentować z przyponem od środka - możemy to zrobić prostym cięciem. Na płaszczyźnie XZ rozpoczynamy szkic i rysujemy ścianę, na której umieścimy stojak. Ściana powinna znajdować się 2,5 mm od środka cylindra, a odległość osiowa powinna wynosić 15 mm od powierzchni cylindra. Warto dołożyć kilka nóżek, na których można postawić model (12).

Podsumowanie

Produkcja kół zębatych nie jest już dla nas problemem i możemy je nawet pięknie zaprezentować. Modele sprawdzą się w domowych prototypach, a w razie potrzeby zastąpią uszkodzone części urządzeń domowych. Koła zębate mają większe zęby niż fabryczne. Wynika to z ograniczeń technologii – zęby muszą być większe, aby uzyskać wymaganą wytrzymałość.

13. Drukowana przekładnia ślimakowa

Teraz pozostaje nam tylko pobawić się nowo poznanymi operacjami i przetestować różne ustawienia (13-15).

Zobacz także: