Расчет пружины растяжения в компасе
Пружины
Любая пружина доставляет немало хлопот любому проектировщику независимо от того, создает он ее чертеж или трехмерную модель. К счастью, на больших сборочных чертежах пружины отрисовываются условно, но в модели (сборке) приходится выполнять полноценную модель. Вместе с КОМПАС-3D поставляется библиотека КОМПАС-Spring, специально предназначенная для расчета и проектирования различных типов пружин (сжатия, растяжения, тарельчатых), а также для автоматической генерации их чертежей или трехмерных моделей. Однако очень часто приходится моделировать какие-то особые разновидности пружин, которые не содержатся в библиотеке. К тому же, научиться самому разрабатывать различные модели пружин очень полезно, поскольку при их построении используются различные интересные подходы.
В качестве первого примера рассмотрим процесс создания трехмерной модели обычной пружины растяжения с двумя боковыми зацепами. Размеры пружины будем брать произвольными, поскольку в данном случае нам значительно важнее сам процесс моделирования, а не характеристики готовой модели.
Создайте документ КОМПАС-Деталь и сразу сохраните его на диск под именем Пружина растяжения.m3d, после чего можете приступать к построению.
1. Выделите в дереве детали ортогональную плоскость XY, перейдите на панель инструментов Пространственные кривые и нажмите кнопку Спираль цилиндрическая. На вкладках панели свойств установите параметры спирали:
· способ построения спирали – По числу витков и шагу;
· количество витков – 10 шт.;
· шаг витков – 6 мм;
· направление построения – прямое;
· направление навивки – правое;
· диаметр витков – 30 мм.
Нажмите кнопку Создать объект, чтобы завершить построение трехмерной кривой.
2. Выделите плоскость ZX и запустите процесс создания эскиза. Постройте окружность с центром в точке с координатами (15; 0) и радиусом 2,99 мм. Эта окружность будет служить эскизом сечения витка пружины. Координаты центра в плоскости эскиза выбраны с таким расчетом, чтобы начало витков спирали лежало точно в центре окружности. Радиус (чуть менее половины шага спирали) выбран с расчетом того, чтобы витки пружины плотно прилегали друг к другу, но не касались (напомню, мы моделируем пружину растяжения). Хотя можно задавать окружности немного меньший радиус.
3. Завершив построение эскиза, вызовите команду Кинематическая операция. В качестве эскиза для нее укажите эскиз с окружностью, а в качестве направляющей – цилиндрическую спираль. Создайте операцию и отключите видимость спирали-направляющей (рис. 3.131).
Рис. 3.131. Формирование витков пружины
Теперь необходимо «приклеить» с обеих сторон витков зацепы. Для этого необходимо будет сформировать трехмерную кривую, которая бы повторяла изгиб зацепа и брала начало на плоскости, где закончились (оборвались) витки. Я говорю об одной кривой, поскольку второй зацеп полностью симметричен, и если мы сможем выполнить его с одной стороны витков, то его создание на другой стороне не должно вызвать никаких затруднений.
1. Сделайте активной плоскость XY. Нажмите кнопку Эскиз на панели Текущее состояние. С помощью команды Дуга панели Геометрия создайте в эскизе сегмент окружности радиусом 15 мм, начальным углом 0° и конечным углом 90°. Активизируйте панель инструментов Поверхности, нажав одноименную кнопку на компактной панели. Вызовите команду Поверхность выдавливания, которая создаст криволинейную поверхность, выдавив эскиз в прямом направлении. Величину выдавливания задайте не меньше 100 мм (рис. 3.132).
Рис. 3.132. Поверхность выдавливания
2. Постройте еще один эскиз на плоскости ZX. В нем поместите полуокружность радиусом 15 мм, с координатами центра (15; –75) и выпуклой частью вверх. Завершите редактирование эскиза. Перейдите на панель Вспомогательная геометрия и нажмите кнопку Линия разъема. На панели свойств выберите прямое направление проецирования линий эскиза и укажите внутреннюю грань поверхности, после чего создайте операцию. В результате на криволинейной поверхности (указанной грани) вы получите ребро, которое является результатом проецирования полуокружности на поверхность выдавливания (рис. 3.133).
Рис. 3.133. Полуокружность в эскизе и ребро на поверхности, полученное с помощью команды Линия разъема
3. Сразу создайте еще один эскиз с полуокружностью, но на этот раз в плоскости ZY. Центр полуокружности должен иметь координаты (-75; 0), а радиус, как обычно, 15 мм. Выпуклость дуги должна быть направлена в сторону, противоположную положительному направлению оси X эскиза. Как видите, окончание ребра-проекции на поверхности выдавливания точно совпадает с началом полуокружности в последнем эскизе.
4. Создайте еще один эскиз на плоской грани среза витка пружины (эта грань лежит в плоскости ZX и совпадает с плоскостью эскиза полуокружности, на основе которого была сформирована линия разъема). В эскизе должна быть окружность, точно очерчивающая контуры разреза витка (координаты центра – (15; –60), радиус – 2,99 мм).
5. Вызовите команду Кинематическая операция, для которой в качестве формообразующего эскиза укажите окружность на срезе витка (последний созданный нами эскиз), а в качестве направляющих – ребро, полученное проекцией полуокружности на поверхность выдавливания, и эскиз полуокружности в плоскости ZY. Очень важно, чтобы эскиз полуокружности и ребро, рассекающее поверхность, были созданы правильно (то есть чтобы их концы совпадали), иначе вы не сможете выполнить кинематическое добавление материала. Обратите внимание также на порядок указания кривых в окне модели: сначала ребро, за ним кривую в эскизе. Это также имеет очень большое значение для кинематических операций, направляющая которых состоит из нескольких трехмерных кривых. В результате создания операции вы получите зацеп на одном из концов пружины (рис. 3.134).
Рис. 3.134. Выполнение зацепа в пружине растяжения
6. Постройте такой же зацеп на другом конце витков пружины (вам придется создать еще одну поверхность, потом линию разъема на ней и т. д.) и, главное, – не забудьте отключить видимость (скрыть) поверхность выдавливания и эскизы полуокружностей верхнего и нижнего зацепов. Полученная модель пружины показана на рис. 3.135.
Рис. 3.135. 3D-модель пружины растяжения
Файл этой модели Пружина растяжения.m3d находится на прилагаемом к книге компакт-диске в папке ExamplesГлава 3Пружины.
Во втором примере рассмотрим разработку более сложной модели. Это будет пружина, продольная ось которой имеет форму кольца (рис. 3.136). Это именно тот случай, когда при виде чертежа возникают мысли о том, что инструментарий КОМПАС-3D здесь бессилен. Однако, как вы увидите, с помощью гибкого воображения и знания инструментария КОМПАС-3D такую деталь можно смоделировать и в этой программе, причем затратив на это даже меньше операций, чем в предыдущем примере.
Рис. 3.136. Кольцевая пружина
Создайте новый документ-деталь и сохраните его на жесткий диск под именем Кольцевая пружина.m3d.
1. Начните создание эскиза на плоскости XY. Сначала постройте вспомогательную окружность (инструмент Окружность панели Геометрия, стиль линии – Вспомогательная) диаметром 50 мм и с центром в начале локальной системы координат эскиза. На этой окружности создайте еще одну окружность стилем линии Основная с координатами центра (0; 25) и диаметром 2 мм (это будет сечение витка на внешнем диаметре пружины). Имя этого эскиза – Эскиз:1. Он показан на рис. 3.137, а.
Выйдите из режима редактирования эскиза и сразу снова запустите процесс создания эскиза на этой же плоскости. Как и в предыдущем эскизе, постройте вспомогательную окружность, только уже диаметром 40 мм (таким примем диаметр размещения сечений внутренних витков кольцевой пружины). Теперь предположим, что наша пружина будет состоять из 40 витков. Напомню, размеры сейчас не столь важны, поэтому вы можете принять любое другое значение. При этом угловой шаг витка спирали будет равен 360 : 40 = 9°, из чего следует, что сечение витка на внутренней окружности должно быть смещено относительно первого сечения на угол 4, 5° (между сечениями полвитка). Исходя из приведенных соображений, построим две вспомогательных прямых: первую с помощью команды Вертикальная прямая, привязываясь к началу координат эскиза, вторую – с помощью команды Вспомогательная прямая, проложив ее через начало координат под углом 4, 5° к вертикальной прямой. Для создания второй линии достаточно будет указать одну ее точку (начало координат), после чего задать угол смещения 85, 5° в поле Угол на панели свойств, и зафиксировать прямую. Постройте эскиз витка (окружность диаметром 2 мм) с центром в точке пересечения второй вспомогательной линии и окружности (рис. 3.137, б). Завершите построение эскиза, отжав кнопку Эскиз. Теперь создайте еще один точно такой же эскиз в модели. Эти эскизы имеют имена Эскиз:2 и Эскиз:3.
Выполните третий эскиз на плоскости XY. В нем постройте вспомогательную окружность диаметром 50 мм и две вспомогательные линии: одну вертикальную, а вторую под углом 9° к ней (то есть под углом 81° к горизонтали). На пересечении вспомогательной окружности и наклонной прямой постройте еще одно сечение витка (рис. 3.137, в). Этому эскизу система присвоила имя Эскиз:4.
Рис. 3.137. Эскизы сечений кольцевой пружины
2. Создайте еще два эскиза в плоскости ZY. Оба должны содержать полуокружность, выполненную с помощью команды Дуга панели Геометрия. Координаты центра дуги – (0; –22,5), радиус – 2,5 мм, начальный угол 90°, конечный угол 270°. Различие в эскизах заключается только в направлении построений дуг (по или против часовой стрелки), то есть в эскизах должно быть различное направление выпуклостей дуг. Пусть эскиз с направлением построения дуги по часовой стрелке имеет имя Эскиз:5, а с направлением против часовой стрелки, соответственно, Эскиз:6.
3. С эскизами мы, наконец, покончили, пора перейти к собственно построению тела модели. Вызовите команду Операция по сечениям панели Редактирование детали. На панели свойств нажмите кнопку Сечения, после чего в дереве построения щелкните на первом и втором эскизах (Эскиз:1 и Эскиз:2), содержащих сечения витков пружины. Если сейчас создать операцию, то вы получите абсолютно плоский элемент, поскольку оба эскиза лежат в одной плоскости. Однако для операции по сечениям можно указывать траекторию, как и для кинематических операций (просто при формировании тела по эскизам траектория не всегда обязательна). Для этого щелкните на кнопке Осевая линия на панели свойств и укажите в дереве модели Эскиз:6. Теперь можно создать операцию (рис. 3.138, а).
Вызовите еще раз команду Операция по сечениям, в качестве сечений для которой задайте Эскиз:3 и Эскиз:4, а в качестве траектории – Эскиз:5. Выполните операцию, и вы получите вторую половину витка пружины (рис. 3.138, б). Сразу спрячьте оба эскиза-направляющих.
Рис. 3.138. Виток кольцевой пружины: полувиток-основание (а), приклеивание второй половины витка (б)
4. Создайте вспомогательную ось на пересечении плоскостей ZX и ZY (команда Ось на пересечении плоскостей панели Вспомогательная геометрия) – эта ось будет перпендикулярна плоскости XY и проходить будет через начало координат модели. Выполните команду Массив по концентрической сетке панели Редактирование детали. В качестве оси массива задайте конструктивную ось на пересечении плоскостей, а объектами для копирования будут служить две операции по сечениям, формирующие виток пружины. Количество копий по окружности, как вы уже догадались, должно равняться 40. Задав все параметры, нажмите кнопку Создать объект и получите готовую пружину (рис. 3.139). Осталось только спрятать конструктивную ось и сохранить изменения в документе.
Рис. 3.139. 3D-модель кольцевой пружины
Примечание
Данная модель является объектом сложной геометрии, поэтому формирование массива по концентрической сетке на компьютерах с низкой производительностью может занять очень много времени.
Файл модели кольцевой пружины Кольцевая пружина.m3d находится в папке ExamplesГлава 3Пружины компакт-диска, прилагаемого к книге.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Источник
Вопрос не столько по компасу, сколько по геометрии вообще.
Вздумалось мне построить пружину растяжения в 3D по готовому чертежу.
Все вроде посмотрел, в справочнике даже целых 3 проекции нарисовано, вашему вниманию представлено 2 из них изображаемые на чертеже.
И, как я не бился, не мог построить траекторию для участка закрашенного не приложенном рисунке красным цветом.
Пробовал строить в SW как линию пересечения двух поверхностей, но в третьей проекции получались изломы.
Подскажите, какой командой надо строить такую кривую?
Что она вообще из себя представляет, какова на самом деле третья проекция?
Увы! -Этот участок строится только в цилиндрических координатах.
Т.е. радиус, показанный на нижней проекции, лежит не в плоскости проекции?
(поздразумевается, что радиусы в вержней и нижней проекции разные)
Не в этом дело. Чертёж некорректный. Такого быть не может.
Скажите, как правильно вставить картинку?
Да, построить можно. Сделано в 8+, сохранено в 8. Можно было и сразу в 8 строить, но у меня ее нет
Построить безусловно можно. Только приведенный чертёж неверен. На верхней проекции никак не может быть R. Тем более, в качестве исполнительного размера. Там вообще размера не должно быть.
Спасибо всем ответившим , не ожидал, что тема вызовет такой резонанс.
Виды, представленые в первом посте, построены при помощи библиотеки Kompas-Spring, в справочнике Анурьева представлены такие же виды.
Попытался седня еще раз проанализировать ситуацию, получилось, что можно сделать плавный переход в точке сопряжения завитка со спиралью, если радиус на нижнем виде сделать больше радиуса на верхнем, правда остается излом в точке перехода этой кривой в круговую часть зацепа, и при построении при помощи библиотеки получаются ошибки.
Понял свою ошибку просмотрев модель представленую Виктором Карповым, действительно, радиус внизу должен быть больше того что наверху, только вот верхний радиус надо делать меньше, а я то сделал его равным, будучи введенным в заблуждение все тем же справочником.
Не объясните мне, как сделать кинематическую операцию вдоль линии разъема? Как ни тыкаю, ничего не выбирается, или это фишка 8+ ?
Цитата: Omu от 20.07.06, 18:35:47
Понял свою ошибку просмотрев модель представленую Виктором Карповым, действительно, радиус внизу должен быть больше того что наверху, только вот верхний радиус надо делать меньше, а я то сделал его равным, будучи введенным в заблуждение все тем же справочником.
А там вообще радиуса нет.
То что радиуса там нет — это точно.
А для выполнения кинематической операции в качестве траектории нужно указать ребро полученное в результатате операции «Линия разъёма», в 8-ке это точно работает.
Вот к стати более продвинутый вариант построения — без изломов:
Попытался изобразить, то о чем говорил (нижний радиус больше верхнего)
В Компас-3D ориентируюсь плохо, так что использовал в качестве основы модель Виктора Карпова, за что прошу прощения, кстати поэтому и не мог траекторию задать, поверхность была попросту скрыта.
PS в целом, идею высказанную участниками понял, радиуса на верхней проекции быть не должно, но доказать это людям которые чертят в 2D очень трудно, я так и не смог убедить начальника, что проекция осевой линии пружины, это синусойда, он заставил меня нарисовать ее прямыми (какв справочнике).
Цитата: Omu от 21.07.06, 21:15:31
PS в целом, идею высказанную участниками понял, радиуса на верхней проекции быть не должно, но доказать это людям которые чертят в 2D очень трудно, я так и не смог убедить начальника, что проекция осевой линии пружины, это синусойда, он заставил меня нарисовать ее прямыми (какв справочнике).
И не надо доказывать. У людей пространственное мышление — ноль. Плюс тупое, просто рабское преклонение перед ГОСТами. Вряд ли стоить в данном случае становиться на путь Джордано Бруно.
Поздно, конечно, но хотел бы добавить. В РД РТМ номер не помню, «расчет пружин», точно написано ( относительно чертежа, предложеннйм OMU ) R2 на самом деле радиус, правда выбирается конструктивно, но к нему прилагается формула, где R2=(D0-d)/2. D0 — средний диаметр пружины, d — диаметр проволоки. А в место радиуса R1 правильнее будет D2, тоже выбирается конструктивно.
А библиотеки для построения 3D пружин растяжения до сих пор нет.
В SW пользуюсь МЕХСОФТом очень сильно экономит время при построении пружин.
Существуют 2 стандарта на пружины растяжения — немецкий и английский.
По немецкому стандарту диаметр проушины равен диаметру пружины, а сама проушина представляет из себя полукольцо. Начальный радиус изгиба там имеет место.
По английскому стандарту проволока сначал гнется по диаметру пружины, а затем создается проушина. В этом случае диаметр проушины может быть любым.
В наших чертежах один вид взят из немецкого стандарта, а другой — из английского.
Источник
Пружина считается довольно распространенным изделием, которое применяется в самых различных механизмах. Для их создания проводится разработка проекта, частью которого являются схемы. Схематическое отображение характеризуется довольно большим количеством особенностей, только при учете которых можно проводить разработку проекта. Рассмотрим все особенности его изображения на чертеже подробнее.
Виды пружин и их обозначение на чертежах
Выделяют довольно большое количество различных видов детали, ни по-разному отображаются на документе. Распространение получили следующие:
- Винтовые наиболее известный тип, который применяется на сегодняшний день при создании самых различных устройств. Примером можно назвать автомобильную подвеску. Подобный вариант исполнения выполняется в цилиндрическом и коническом виде. Такой чертеж пружины весьма распространен, может отображаться в упрощенном и другом варианте.
- Торсионные варианты исполнения напоминают предыдущий, однако при этом могут работать одновременно на кручение и изгиб. Этот тип детали применяется при создании подвески тяжелых автомобилей, измерительных и многих других приборов. На документе этот вариант изображается несколько иначе, все зависит от конкретной разновидности.
- Спиральные применяются при создании самых различных механизмов, к примеру, наручных часов. Ключевая особенность заключается в том, что проволока определенного диаметра накручивается по спирали. Распространение изделие можно связать с возможностью накопления и сохранения потенциальной энергии.
- Тарельчатые лишь от части напоминают классический вариант исполнения, но применяются довольно часто. Они представлены несколькими дисками, которые расположены между собой. Главное преимущество этого предложения заключается в несущественной деформации конструкции при воздействии большого усилия. Чаще всего тарельчатые применяются при создании предохранительных клапанов и
- Могут применяться и волновые конструкции, которые характеризуются своими определенными ключевыми особенностями. Примером можно назвать то, что витки имеют сильное искривление, за счет чего существенно снижается габариты устройства.
Классификация также проводится по предназначению изделия. Выделяют следующие основные группы:
- Растяжения. В этом случае соседние кольца находятся без зазора относительно друг друга.
- Сжатия. При изготовлении оставляется определенный зазор, который позволяет сближать оба последних кольца относительно друг друга.
- Кручения и изгиба.
Многие варианты исполнения отображаются на документе с учетом установленных стандартов. При этом не стоит забывать о том, что различные детали характеризуются своими определенными эксплуатационными характеристиками.
Отображение технических параметров пружины на чертеже
Провести обозначение на чертеже можно при применении самых различных способов. Важным моментом назовем то, что применяемые стандарты указываются в ГОСТ 2.401-68. Применяемая схема и установленные стандарты определяют следующие моменты:
- Все типы изделий должны отображаться исключительно в освобожденном состоянии. Оно характеризуется тем, что на проволоку не оказывается давления со стороны внешней среды.
- Стоит учитывать, что для всех изделий проводится создание дополнительной записки, в которой указываются все основные технологические особенности.
Скачать ГОСТ 2.401-68
Выделяют довольно большое количество различных параметров, которые имеют важное значение. Примером можно назвать количество витков, коэффициент жесткости и многое другое.
Чертеж пружины сжатия
Довольно большое распространение получили именно варианты исполнения, рассчитанные на сжатие. Они применяются при создании самых различных механизмов, и при этом характеризуются своими определенными особенностями. Рассматривая чертеж пружины сжатия отметим следующие моменты:
- В случае, когда деталь имеет более 4 витков, проводится вычерчивание только 1-2 витка с обеих сторон.
- Из-за большой длины все кольца не изображаются. Однако, последние отображаются прерывистой линией и создается осевая.
- Если при изготовлении изделия применяется проволока, которая имеет толщину не более 2 мм, то она отображается линиями толщиной от 0,6-1,5 мм.
Не стоит забывать о том, что на документе должны отображаться и все размеры. Наиболее важными можно назвать:
- Диаметр применяемой проволоки. Он может варьировать в достаточно большом диапазоне.
- Шаг расположения колец. Еще один определяющий параметр, который должен учитываться.
- Средний диаметр, а также внутренний и наружный. Они определяют основные габариты.
- Длина изделия в свободном состоянии. Свободным состоянием считается то, когда на деталь не оказывается нагрузка.
В целом можно сказать, что поставленная задача по отображению детали довольно сложна в исполнении.
Чертеж пружины растяжения
Деталь, которая предназначена для растяжения, характеризуется своими определенными особенностями. Она также встречается довольно часто, однако особые свойства также отражаются на схематическом отображении. Рассматриваемые пружины растяжения изображаются следующим образом:
- В свободном состоянии все витки находятся рядом, зазора нет. Этот момент во многом определяет сложности при отображении изделия.
- Шаг в рассматриваемом случае равен ширине проволоки.
- Все витки, кроме крайних, которые предназначены для зацепления, при эксплуатации находятся в работе.
- На документе изображаются в развернутом виде кольца зацепа. Они являются важной частью механизма растяжения, предназначены для фиксации.
Как и в предыдущем случае, в рассматриваемом проводится отображение основных размеров кроме шага. Примером можно назвать наружный и внутренний диаметр, а также длину в свободном состоянии.
Чертеж пружины кручения
Как ранее было отмечено, вариант исполнения, рассчитанные на кручение, отобразить их довольно сложно. Ключевыми моментами можно назвать следующее:
- Часто изображается два вида.
- Если деталь имеет большое количество витков, то определенная часть не отображается.
- Основными размерами можно назвать диаметр применяемой проволок при изготовлении, диаметр созданных колец и центрального изгиба.
Рассматриваемый вариант исполнения кручения весьма распространена. Она применяется при изготовлении различных механизмов.
Чертеж изделия из проволоки
Все разновидности механизма изготавливаются при применении проволоки. Именно поэтому при отображении указывается следующая информация:
- Диаметр.
- Протяженность.
- Тип применяемого материала при изготовлении.
Некоторые детали нельзя отобразить в упрощенной форме. Именно поэтому при создании документа возникает довольно много трудностей.
Как начертить пружину?
Единого и универсального алгоритма по отображению рассматриваемого изделия практически нет. Именно поэтому начертить пружину можно при применении самых различных способов. Кроме этого, есть единая конструкторская документации ЕСКД чертежа. Алгоритм действий следующий:
- Изображается ось. Установленные нормы определяют то, что ось отображается штрихпунктирной линией.
- Определяются основные параметры. Примером можно назвать шаг между отдельными витками, а также диаметр применяемой проволоки.
- Проводится отображение кругов с определенным шагом. Для этого проводится нанесение осей, расстояние которых определяется шагом, а также диаметром витков. Изначально проводится изображение кругов тонкой линией.
- Круги соединяются между собой линиями. За счет этого проводится формирование основной части. В месте скрещивания витков линии наносятся штрихами.
- Следующий шаг заключается в обрыве центральной части в случае большой длины детали в свободном состоянии.
- Далее проводится нанесение основных размеров. Как ранее было отмечено, это длина в свободном состоянии, средний, минимальный и максимальный диаметр витков, диаметр применяемой проволоки при изготовлении, шаг и некоторые другие параметры. Стоит учитывать, что если для отображения всех размеров недостаточно свободного места, то они заносятся в специальную таблицу.
Изображение пружин на чертежах предусматривает создание довольно большого количества вспомогательных линий, которые требуются для точного позиционирования основных элементов. Подобным образом также отображается подвеска кабеля некоторые другие механизмы.
В заключение отметим, что сегодня изобразить эскиз можно вручную или при применении специальных программ. Чаще всего в последнее время используют именно специальное программное обеспечение. Это связано с тем, что электронный вид изделия проще всего передать и исправить. Кроме этого, при использовании программы можно повысить точность готового результата и ускорить сам процесс.
Источник