реверс-инжиниринг зубчатого венца маховика

[Charlie144]

Здравствуйте.
Пытаюсь с помощью Компаса (+ найденных стандартов и формул) и измерительного инструмента (штангенциркуль, штанген-зубомер) определить параметры зубчатого венца с маховика автомобиля Toyota, фрагмент самого венца сфотографировал для наглядности (видны заходные фаски для бендикса стартера):

венец в зацеплении с бендиксом стартера (просто соединил их вместе, т.к. межцентровое расстояние пока неизвестно, но известно что венец и стартер с одной машины):

параметры венца: количество зубьев 115, диаметр по вершинам 294.3мм (нашел в каталогах, замер показывает примерно так же, т.к. венец в не надетом на маховик состоянии немного овальный)
параметры бедикса: количество зубьев 9, диаметр по вершинам примерно 29.3 (трудно точно измерить на нечетном количестве зубьев).

Что сделал сам:
1) Пробовал в Компасе построить по российским ГОСТам шестерни (угол профиля зуба исходного контура 20 градусов). Получается что-то не то, результаты вычислений не совпадают с действительностью (длина общей нормали для венца не совпадает сильно + толщина зуба по постоянной хорде неверная + толщина зуба у вершины неверная).

2) Попробовал выставить угол профиля зуба исходного контура 14 градусов и 30 минут (где-то находил информацию что венцы никто не делает с углом 20 градусов, а от 14 градусов и 30 минут и меньше), остальные параметры по незнанию выставил как в нашем ГОСТе и расчеты стали ОЧЕНЬ похожи на действительность, длина общей нормали отличается меньше чем на десятку, но все равно в допуски, указанные в расчетах КОМПАСа не пролезает.

3) Попробовал в стандарте AGMA 201.02 с диаметральным питчем 10 (в забугорных каталогах находил что DP = 10 для этой детали, но это просто какой-то магазин запчастей был, доверять ему особо нельзя), все равно не то.

Подскажите, пожалуйста, куда копать и что смотреть, я очень далёк от ТММ и даже не знаю с чего правильно начать. Может кто-то уже имел дело с автомобильными венцами?

PS: Нашел, что возможно бендикс стартера изготавливался по стандарту: ISO-9457 (могу приложить найденные pdf-файлы с описанием этого стандарта), может быть это как-то поможет?

PS2: основная задача - определить параметры и нарезать такой же венец на другой сплошной детали.

[Alekzander]

Если есть станочная база и Вы без труда нарежете все что нарисуете я бы постарался поточнее вымерять (вычислить, поискать в каталогах) межосевое
И по ближайшему подходящему модулю нарисовал полностью свою пару
Жизнь научила что-то неизвестное, особенно импорт - делать парой

Даже если Вы очень близко попадете со своими расчетами - не факт что после изготовления все это сладится
Или Вам надо край попасть? Хотите изготавливать запчасти?
Там шестерня 9 зубов, значит высотная коррекция, а может и угловая, параметры которых Вам неизвестны.

[СВ]

Что сделал сам:
1) Пробовал в Компасе построить по российским ГОСТам шестерни (угол профиля зуба исходного контура 20 градусов). Получается что-то не то, результаты вычислений не совпадают с действительностью (длина общей нормали для венца не совпадает сильно + толщина зуба по постоянной хорде неверная + толщина зуба у вершины неверная).

Подскажите, пожалуйста, куда копать и что смотреть, я очень далёк от ТММ и даже не знаю с чего правильно начать.

PS: Нашел, что возможно бендикс стартера изготавливался по стандарту: ISO-9457 (могу приложить найденные pdf-файлы с описанием этого стандарта), может быть это как-то поможет?

[СВ]

 Если "очень далёк от ТММ", то вы на каждом шагу можете совершить ошибку. Так что вам нужно каждый шаг делать под контролем, что явно невозможно.
- - -
 Ваша основная задача - подогнать наружный диаметр зубьев (колеса) под замеренный. Замерить несложно: посадочный диаметр на маховике плюс две толщины венца. Это понятно? Точно так же замеряется внутренний диаметр зубьев - для контроля расчётов.
 В компасе ведёте расчёт по наружному диаметру. Диаметр ответного колеса здесь не сильно важен, но замерить его не проблема: выточить кольцо и подогнать отверстие в нём по шестерне ("бендикса"). (Либо сделать "кривой замер" девяти зубьев, сделать расчёт с подгонкой и на контуре шестерни проверять ЭТОТ ЖЕ замер.)
Главное: для подгонки наружного диаметра колеса меняете СМЕЩЕНИЕ (хотя оно может быть и =0, но у вас с нулём, похоже, не получается.)
Можете сделать шаблон (из жести) и подогнать его по зубьям (а проще - по впадине) колеса и затем наложите его для контроля на распечатанный (строго 1:1) тонкой линией контур зубьев. Или вырезать (точно) из распечатки на ватмане контур зубьев и наложить на реальные зубья.
(Можно для проверки использовать фотографию: издалека, с зумом, строго перпендикулярно к зубу, с высоким разрешением. Подогнать масштаб (для этого на фото рядом с зубом должна быть линейка), наложить на зуб контур из расчёта.)

[СВ]

 Да, у вас же есть штанген-зубомер, им то и сподручнее всего обмерять в нескольких сечениях и по этим размерам контролировать результат расчёта на чертеже. Плюс замер длины общей нормали!
 Подгоните наружный диаметр, проверите сечения зуба и:
- если реальный зуб окажется немного толще расчётного - плохо, расчёт не соответствует, НО - передача работать будет,  просто будут увеличенные зазоры;
- если реальный зуб окажется равен или чуть тоньше расчётного - хорошо; нужно проверить длину общей нормали, если в допуске - передача правильная.
Т.е. главное - чтобы не заклинила передача из-за более толстого зуба.
- - -
Так понимаю, вам нужно отремонтировать конкретный автомобиль?

[Charlie144]

нарисовал полностью свою пару

бендикс стартера изготовить сложно, там шлицы внутренние и подрезка зубьев и попасть в размеры еще сложнее будет.

Если есть станочная база и Вы без труда нарежете все что нарисуете

есть возможность нарезать нестандартный профиль зубьев на электроэрозионном станке, детали делать не собираюсь, нужна всего одна-две штуки (гаражные изобретения по сути :D)

Так понимаю, вам нужно отремонтировать конкретный автомобиль?

есть задача сделать свой маховик, стандартной детали такой не существует.

Или вырезать (точно) из распечатки на ватмане контур зубьев и наложить на реальные зубья.

там модуль 2.5 со смещением либо диаметральный питч 10 (2.54 в модульной системе), т.е. зубья мелковаты чтобы визуально определить наклоны/углы и размеры ножки зуба и т.д. соответствуют чертежу. а как быть если длина общей нормали ПОЧТИ соответствует, но по факту все равно не соответствует и на 115 зубьях даже из-за пары десятков возможно набегание шестерен с выламыванием зубьев? т.е. какие параметры менять (кроме коэффициента смещения) чтобы подогнать длину общей нормали?

[алексst]

Что-то поздновато я сюда зашёл.
 Может быть это уже и не нужно, вопрос отпал.
Расскажу случай. Однажды в "прошлой жизни" транспортный цех обратился с просьбой сделать шестерню на импортный погрузчик и принесли образец. Делов то, шестерёнку сделать, ща померяем и выточим. Ага, десять раз. А внешний то диаметр не сходится с расчётами, да и по впадинам куда зря. Перемеряли всем цехом. "неправильная" шестерёнка и всё тут.
Потом дошло. Это была шестерёнка с укороченным зубом. Погрузчик - это ведь транспортное средство, а не станок, у них всё по другому.
Ваш случай похож на тот. Посмотрел в интернете, копаться не стал, вот первое, что попалось:
Укороченный зуб. В автомобилестроении широко применяются шестерни с укороченной высотой зуба. Они были впервые введены фирмой Феллоу и обычно выполняются с углом зацепления 20°. Такие шестерни иногда обозначаются двойным питчем, например 6—8. Это значит, что размеры элементов зубчатого зацепления по окружности, т. е. шаг и толщина зуба, соответствуют диаметральному питчу, а радиальные размеры, как-то: высота головки, высота ножки и радиальный зазор, соответствуют диаметральному питчу. Обычно применяемые значения Двойного питча таковы: 5—7, 6—8, 7—9, 8—10. Одним из недостатков этой системы является то, что с изменением питча изменяются соотношения между радиальными и окружными элементами зубьев.

Стандартная система укороченного зуба с углом зацепления 20° была разработана Американской ассоциацией изготовителей зубчатых колес и утверждена в качестве американского стандарта Американской ассоциацией стандартов.

Попробуйте набрать в поисковике "Дюймовые зубчатые передачи в США".

Я не утверждаю, но, может быть, это Ваш случай.

[Charlie144]

Что-то поздновато я сюда зашёл.
 Может быть это уже и не нужно, вопрос отпал.
Расскажу случай. Однажды в "прошлой жизни" транспортный цех обратился с просьбой сделать шестерню на импортный погрузчик и принесли образец. Делов то, шестерёнку сделать, ща померяем и выточим. Ага, десять раз. А внешний то диаметр не сходится с расчётами, да и по впадинам куда зря. Перемеряли всем цехом. "неправильная" шестерёнка и всё тут.
Потом дошло. Это была шестерёнка с укороченным зубом. Погрузчик - это ведь транспортное средство, а не станок, у них всё по другому.
Ваш случай похож на тот. Посмотрел в интернете, копаться не стал, вот первое, что попалось:
Укороченный зуб. В автомобилестроении широко применяются шестерни с укороченной высотой зуба. Они были впервые введены фирмой Феллоу и обычно выполняются с углом зацепления 20°. Такие шестерни иногда обозначаются двойным питчем, например 6—8. Это значит, что размеры элементов зубчатого зацепления по окружности, т. е. шаг и толщина зуба, соответствуют диаметральному питчу, а радиальные размеры, как-то: высота головки, высота ножки и радиальный зазор, соответствуют диаметральному питчу. Обычно применяемые значения Двойного питча таковы: 5—7, 6—8, 7—9, 8—10. Одним из недостатков этой системы является то, что с изменением питча изменяются соотношения между радиальными и окружными элементами зубьев.

Стандартная система укороченного зуба с углом зацепления 20° была разработана Американской ассоциацией изготовителей зубчатых колес и утверждена в качестве американского стандарта Американской ассоциацией стандартов.

Попробуйте набрать в поисковике "Дюймовые зубчатые передачи в США".

Я не утверждаю, но, может быть, это Ваш случай.

Добрый день.
Спасибо, я читал про эти зубья и пробовал в Компасе строить такие шестерни исходя из того, что удалось на реальной шестерне измерить. Отдаленно похоже на действительность было, но так же не совсем то.
В итоге, понимая что зубчатые венцы могут иметь большие допуски из-за самого характера передачи стартер-венец + то, что измерить с точностью до соток длину общей нормали я все равно не смогу, а разница между диаметральным питчем 10 (в пересчет на модуль 2,54) и метрическим модулем 2.5 очень маленькая получается, я попробовал разные ситуации построить в компасе и отпечатать на бумаге 1:1, потом приложить шестерню и посмотреть что и как получилось.

Метод конечно кривой, косой и неправильный, но плоды свои дал: если в чертеже указывать диаметральный питч или зуб по стандарту Феллоу, то видно как через десяток-другой зубьев на чертеже они начинают набегать на реальные зубья шестерни, т.е. та самая разница между 2.54 и 2.5 уже становится заметна, т.к. эти 0.04 накапливаются на каждом зубе.
А вот метрический модуль 2.5 вписывается идеально (контуры чертежа повторяют контуры зуба), только смещение нужно указать. правда диаметр впадин все равно не сходится, как будто прорезалось это какой-то особенной фрезой. Судя по реальным следам зацепления в передаче стартер-венец, даже недорезанные впадины мешать работать не будут.

Это все практические выводы. До этого много где читал, что пара стартер-венец вообще проектируется немного иначе, чем другие зубчатые передачи эвольвентного зацепления.

[GenTAPo]

Ох и любят у нас сейчас сразу в поисковики отправлять.И что ОНО там даст? Начнём с того, что в приложении ВиМП можно делать расчёт в любой системе, для этого иногда надо нажимать кнопочки со стрелочкой возле строки. Начнём с того, что в Японии метрические зацепления, но различные коэффициенты контура другие. Выбор расчёта по двойному диаметральному питчу Феллоу. Это выбор.
Выбор расчёта по японскому стандарту.
Кроме этого в автопромышленности ради большей прочности и выносливости делают оптимизационный расчёт. И производителям в серийном производстве глубоко наплевать, если исходный контур или модуль получится нестандартный. Ещё в 80-х годах такой же случай был. Принесли, тоже с автобазы, шестерню, сделать ТАКУЮЖЕ. И мы всей толпой гадали, что это за зуб такой, короткий и толстый. Привыкли, как в Деталях машин. Оптимизацию приложение ВиМП тоже делает. Вот пример такого зацепления сделанного в приложении и визуализация. Делительные диаметры, в привычном понимании, далеко не касаются друг друга. И зубья короткие и толстые.
И напоследок. В приложении есть также восстановительный расчёт. Разобраться несложно, там всё понятно. Несколько выборов вариантов измерений. Распечатываете шаблоны с картинками, куда пишете замеры. Потом снова в приложение и подставляете измеренные значения. Посчитаются размеры по измерениям.

[СВ]

Геннадий, может и для меня получится подсказать?
Нахожусь в недоумении. Немецкий мотор-редуктор BF90,  https://evroreduktor.ru/shop/motor-reduktory/czilindricheskie/bf-bauer/bf90/ 
первая ступень (замеры довольно точные): А=140,77  m=2,5 а=29гр. z1=23 Да1=70,8..70,83  z2=77 Да=221,8...222, по этим данным всё хорошо сходится, кроме одного - у z1 получается интерференция зубьев. Если а=29гр. уменьшить до а=28гр., то интерференция исчезнет. Вот ломаю голову - может у немцев зацепление несколько иное, чем у нас?
Проблема вот в чём: z1 у нас почти не ломается и конструкция там такая плохая, что весь отдельный узел с z1 нежелательно трогать, потому надо всё точно повторить. Да и z1 когда-то тоже понадобится менять. В общем, нужна полная взаимозаменяемость!

Кто в курсе немецких редукторов и шестерёнок вообще?

Неверный ID вложения.

[GenTAPo]

В Германии два варианта DIN с разной высотой головки зуба. Вряд ли немцы будут у редуктора делать дробное межцентровое расстояние, не в их практике, да и смысла нет. Как измеряли угол наклона или это из документации. Если измеряли сами, то всегда будет неточно. У нас, даже измеряли в измерительной лаборатории, всё равно с ошибками. Зуб всё таки не прямая линия. По вашим данным действительно не получаются ваши размеры. Здесь может быть и угловая коррекция и коэффициенты. Как они их распределили между собой, никаким замером не узнаешь. Для будущего ремонта самый лучший вариант точное измерение межцентрового и построение новой пары. Всегда меняли в паре, даже если износилась одна. Потому что ещё от настройки зуборезного станка зависит. Рассчитать по межцентровому, там и углы наклона могут быть другие. Что касается интерференции. Годами считали вручную на калькуляторе, там не покажет интерференцию и знать об этом не знали. Но ошибка то всё равно была. И был стенд для обкатки шестерён. Обкатывали, пока притрутся. Теперь приложение об этом говорит и стали обращать внимание. Как сразу сделать качественное. Угол наклона зубьев и коэффициенты смещения вначале считаются по геометрии. Если всё нормально, красного нет, то в путь. Если интерференция, на второй странице суммарный коэффициент смещения. Справа кнопка для расчёта. Запустить, рассчитается, по моему, 30 вариантов с разным смещением. Слева столбцы для выбора вариантов. После этого расчёта интерференции уже не будет.

[СВ]

 Межцентрое:
имеется 3Д-модель от поставщика, на ней все м.ц. - дробные. Сделали замеры на координатном станке, разница с моделью в десятку-две. Т.е. совпадает.
Есть даже одна прикольная посадка шестерни на вал - диаметр 44,8 мм. Никаких помех для 45-ти нет, но почему-то 44,8.
 Угол:
по отпечатку на бумаге, с точным совмещением торцев бумаги и шестерни. Сканирование и замер угла на компьютере. 3 отпечатка и везде одинаково, даже на четверть градуса не отличаются.
 Как считать, я знаю.
 В расчете (если, как говорите, считали) "база" - 4 замера: диаметры, угол, м.ц. И всё сходится, кроме интерференции. И ещё: смещение на z1 получается близко к нулевому, есть резон предположить, что оно нулевое. Мы бы не задумываясь сделали, а как немчура смотрит на это дело ...? Межцентровые-то - вкривь и вкось. Может там вообще плюют на всё и вся, а может - нарочно делают для помех ремонту. Повторюсь про z1: там такая неудобная конструкция, такой сильный натяг, что при разборке сломали фланец эл.двигателя (красный на фото). И потому зубья шестерен желательно сделать точно для полной взаимозаменяемости.

 Кстати, некоторые люди говорят, что по готовой шестерне на зубофрезерном станке можно точно определить угол. Как-то не верится: непонятно, как определяется точный контакт фрезы и шестерни. Наши зуборезчики говорят - не сможем. Доверия им нет и потому просьба - если кто знает КАК ИМЕННО это делается, напишите подробно.
 Может, известны другие методы замера угла?

В Германии два варианта DIN с разной высотой головки зуба.

В интернете возможно найти?

[Charlie144]

Ох и любят у нас сейчас сразу в поисковики отправлять.И что ОНО там даст? Начнём с того, что в приложении ВиМП можно делать расчёт в любой системе, для этого иногда надо нажимать кнопочки со стрелочкой возле строки. Начнём с того, что в Японии метрические зацепления, но различные коэффициенты контура другие.

Добрый день. Я конечно в Компасе все что можно попробовал :D Даже делал так: промерял на реальной шестерне штангензубомером от вершины через каждые 0.5 мм толщину зуба, далее уже делал в Компасе чертеж и проверял в нем толщину зуба по такой же методике. Расчеты никогда не сходились, погрешность в пару десяток была постоянно, но форма зуба в общем повторялась для метрического модуля 2.5 (со смещением в моем случае). Распечатка на свои места всё поставила вроде как (хоть и до сих пор не уверен до конца).

[Charlie144]

В приложении есть также восстановительный расчёт.

Моя лицензия не позволяет этим пользоваться, много пунктов неактивно. Я покупал Компас для домашнего использования, я ведь не инженер как таковой, а изобретаю в гараже всякое )))

[СВ]

 Не эти ли: DIN 3960, DIN 867?

[СВ]

Сдаётся мне, вот где собака порылась - в угле (или углу?):

- Если "по-быстрому" (и приблизительно) - прокатать шестерню по листу бумаги и измерить угол наклона отпечатков...
...
  Если прокатить колесо по бумаге, можно найти угол betta_a (на цилиндре вершин), а искомый угол betta получить из зависимости:
          tan(betta_a)=tan(betta)*d_a/d,
  где d_a - диаметр вершин,
        d - делительный диаметр,
        betta - угол наклона линии зуба (на делительном цилиндре).

С уважением, Дмитрий Никитенко  Компания АСКОН

Это так, с углом?
- - - - -
Вот что стало любопытно - а сможет ли Компас "прокатать" шестерню по "бумаге". Это было бы очень даже полезно!

[GenTAPo]

В интернете возможно найти?

Ну от вас то я такого вопроса не ожидал. На то и сделано Приложение ВиМП, чтобы по каждому поводу не искать стандарты и в интернетах.

[СВ]

Да и я НЕ ОЖИДАЛ такого прогресса.
Давно не занимался шестерёнками, а "иномарками" - вообще никогда, вот и ...
- - - - -
С "русским" расчётом поковырялся: оказывается, я кое-где попутал выходной результат, расчёт не сходится - с таким-то межцентровым и диаметрами. Вообще НИКАК не построить передачу.
Посмотрим "немецкий" - из интересу, да поедем перемерять все детали.
- - - -
(Кстати, впервые заглючил ВиМП-2Д: перестал переходить со Страницы2 на Страницу1 и наоборот, только через промежуточное нажатие "Предмет расчёта". И результаты какие-то странные (не говорю, что не правильные): при постоянных м.ц. и диаметре z1 при росте угла увеличивается диаметр z2, на 29...30 градусах рост останавливается и далее начинает уменьшаться. Будем разбираться...)

[СВ]

 Начал с 1 ДИН 3972-52: практически сходится с замерами ("бумажный" угол пересчитан на расчётный)! Резонный вопрос - а в чём разница с ГОСТом? Только в высотах зуба и радиального зазора?
 Вывод (предварительный) вроде как прост: ихний и нашинский в паре работать не смогут.

[алексst]

У меня вопрос: а основная задача проектируемой передачи - это заводить тойотовский двигатель, или приводить во вращение какой- либо другой механизм? Зубья будут нарезаться на модернизированном маховике двигателя или нет?