реверс-инжиниринг зубчатого венца маховика

[GenTAPo]

Ничего он у вас не заглючил. При таких сочетаниях зубьев, модуля, угла и МЦР передача просто не получается. А варианта с указанием возможных передач у вас видимо ещё нет. Смотрим первый скриншот. Числа зубьев неизменны. Задали угол наклона зубьев 30 градусов, расчётное межосевое расстояние получается более 144 мм. Вы поставили измеренный размер 140,77. При этом наибольшее суммарное число зубьев этой передачи получается 99, а у вас 100.

Смотрим второй скриншот. В числах зубьев и модуле допустим трудно ошибиться. МЦР худо-бедно тоже можно измерить достаточно точно. А вот с углом всегда будет проблема. Нажмём кнопку расчёта угла. Получилось 27 градусов 22 минуты 49 секунд. При этом суммарное число зубьев при суммарном коэффициенте смещения равном нулю будет как раз 100.

Так что, где то в замерах есть ошибка.

[Charlie144]

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?

основная задача изготовить собственный маховик, вернее драйв-плату. по венцу и креплениям гидротрансформатора она от одной машины (тойота), а по крепления к коленвалу - к другой машине.

[алексst]

Ну, уже проще. Всё, что я сейчас скажу, не обязательно Вам поможет. Решайте сами полезна она Вам или нет.
Итак, я предлагаю вернуться к истокам и, как положено, провести анализ вариантов.
Для упрощения задачи предлагаю наложить ограничения.
Так как стартер должен запускать определённый двигатель, то он должен раскрутить его до минимальных пусковых оборотов в определённых условиях (температура среды, двигателя, заряд батареи). Мощность стартера и передаточное отношение привода от него к валу двигателя рассчитываются и испытываются. 
Мы имеем стартер и его посадочное место, которые изменить нельзя.
Передаточное отношение привода тоже должно остаться прежним. От "заводского" лучше не отходить, чтобы не приобрести новые проблемы.
Значит примем ограничения:
1. Число зубьев маховика изменить нельзя. Оно должно остаться прежним. Иначе изменится передаточное отношение.
2. Межосевое расстояние передачи изменить нельзя, так как посадочное место стартера не перенесёшь (я бы не стал с такой работой связываться). Поэтому диаметр делительной окружности венца маховика должен остаться прежним, и модуль, куда от него деться.
Исходя из этого предлагаю варианты.
Вариант 1. Это тот по которому Вы сейчас идёте.
Вариант 2. Плюнуть на всё и подобрать стартер из "отечественных", чтобы подходил по посадочному месту. На него модуль передачи можно найти, и, уже под него нарезать шестерню на маховике, сохранив передаточное отношение (вот это вариант спорный, может не получиться). Но можно промахнуться с мощностью стартера. На "наш" данные ещё можно найти, а вот на японский я не знаю.
Вариант 3. Всё таки приспособить штатный венец маховика. По ширине зубья придётся делать такие же. А вот посадочный диаметр венца может быть маловат для Ваших целей. И не расточишь, там металла то нету. Хотя этот вариант мне больше нравится, но для Вашего случая скорее всего неприемлем.
Ещё варианты можете придумать сами.
Я Вам приложил "картинки". Но они из книжки 1971 года выпуска. Что есть под рукой, то и приложил. Вряд ли они Вам пригодятся, в интернете искать не стал.
И ещё.
Когда рассчитываете зубчатую передачу, попробуйте понизить требования к ней. Скорости там не великие. Срок службы передачи давайте подсчитаем. Примем количество пусков двигателя в день - 5 пусков. Длительность пуска - 10 сек. В год получаем 5,1 часа. Срок службы автомобиля - 7 лет. Итого срок службы передачи 35,7 часа.
Передача силовая. На точность можно не обращать внимания, лишь бы крутила двигатель.
Будет сильно шуметь? Да пусть шумит, на пуск двигателя это не влияет.
Износится за сорок часов? Да пусть. При такой долговечности она машину переживёт.
Боковой зазор большой? А куда денешься? Картер двигателя алюминиевый, при изменении температуры его размеры хорошо плывут, межосевое расстояние меняется. А передача должна работать и не заклинивать при температуре от -30 градусов до 100 градусов. Да ещё на практике она работает без смазки.

[СВ]

Значит примем ограничения:
1. Число зубьев маховика изменить нельзя. Оно должно остаться прежним. Иначе изменится передаточное отношение.
2. Межосевое расстояние передачи изменить нельзя, так как посадочное место стартера не перенесёшь (я бы не стал с такой работой связываться). Поэтому диаметр делительной окружности венца маховика должен остаться прежним, и модуль, куда от него деться.

Не так!
ЕСЛИ БЫ БЫЛА возможность, венец маховика был бы больше - чтобы увеличить передаточное число, сейчас оно ограничено с двух сторон: венец маховика не увеличить (по конструктивным соображениям), шестерню стартера не уменьшить (меньше уже невозможно). Тем более, что прибавка пары-тройки зубьев к венцу передаточному не помеха, только на пользу. Так что расчёт ведётся исходя из межцентрового, шестерни стартера и ... всё. А вот шестерню - для правильного определения ЕЁ смещения (да и всего остального), - нужно точно обмерить.

[Starik]

А что то молчит наш главный специалист по зубчатым передачам - уважаемый Golovanev

[СВ]

В том смысле, чтобы добавить в ВиМП ещё и СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ стартерные шестерёнки? Так они легко посчитаются уже имеющимся универсальным методом. Другое дело, что "разработчикам стартерных передач" нужны конкретные сведения о шестернях конкретных стартеров, а это уже явно не к Валерию Александровичу.
- - - - -
А вот это уже от меня к Валерию Александровичу: как думаете, возможно ли сделать что-то типа "экспресс-анализа" шестерёнок по их размерам на предмет по какому ГОСТу/DINу/... они сделаны? В данной ситуации товарищу именно это в первую очередь нужно.

[Golovanev]

Сережа, этот функционал реализован еще в 2016 году. Называется он "Восстановительный расчет". Доступен для пользователей Дополнительного комплекта приложения.
Статья про это тут - https://old.support.ascon.ru/source/articles/Primenenie_SAPR_KOMPAS-3D.pdf

[СВ]

 Валера, надеюсь, наш товарищ воспользуется этим приложением и расскажет, что в итоге у него получается. (Не забудет про метод фотографирования; точного, с малым шагом, обмера зуба штангензубомером и сверкой замеров с результатами расчёта). Хотя я лично сомневаюсь ...

[GenTAPo]

Да мы уже все сомневаемся.

[СВ]

 По "Восстановительному расчету": там есть метод с использованием фотографии шестерни

" ...В одной плоскости на одинаковом расстоянии от фотоаппарата искажения минимальные. Поэтому
при точной выставке фотоаппарата по оси шестерни и параллельности к объективу фотоаппарата
получались хорошие результаты ...
Тогда на фотографии можно наглядно увидеть теоретическую кривую зуба и по ней с достаточной
точностью измерить любой параметр.
Недостатком такого метода является искажение изображения. Попытки убрать искажения
специальными программами не увенчались успехом."
- - -
 Чтобы влияние фото искажения свести к минимуму (в сотки, а то и микроны), следующую фотографию нужно делать, выставив объектив уже не по оси шестерни, а по "оси" зуба. Если есть возможность, отодвинуть фотоаппарат подальше (чем дальше, тем меньше искажений) и "приблизить" шестерню ОПТИЧЕСКИМ зумом, желательно на штативе. Если, конечно, качество фотографии при этом получится приемлемым.
 Очень желательна острая кромка на торце зуба - для чёткости профиля.
Именно с этим фото профилем сравнивать полученный расчётный профиль.

[Charlie144]

Мы имеем стартер и его посадочное место, которые изменить нельзя.

посадочное место изменить можно, т.к. будет переходная плита.

Передаточное отношение привода тоже должно остаться прежним

оно поменяется, по-другому нельзя. было 8 зубьев стартер и 114 зубьев венец, станет 9 зубьев стартер и 115 зубьев венец. двигатель будет при запуске крутиться быстрее, чем раньше.

Когда рассчитываете зубчатую передачу, попробуйте понизить требования к ней. Скорости там не великие. Срок службы передачи давайте подсчитаем. Примем количество пусков двигателя в день - 5 пусков. Длительность пуска - 10 сек. В год получаем 5,1 часа. Срок службы автомобиля - 7 лет. Итого срок службы передачи 35,7 часа.
Передача силовая. На точность можно не обращать внимания, лишь бы крутила двигатель.
Будет сильно шуметь? Да пусть шумит, на пуск двигателя это не влияет.
Износится за сорок часов? Да пусть. При такой долговечности она машину переживёт.
Боковой зазор большой? А куда денешься?

спасибо, это подтверждает догадку что допуски в этой передаче могут быть достаточно большими.

Доступен для пользователей Дополнительного комплекта приложения

к сожалению моя лицензия не позволяет пользоваться восстановительным расчетом.

надеюсь, наш товарищ воспользуется этим приложением и расскажет, что в итоге у него получается

к сожалению моя лицензия не позволяет пользоваться восстановительным расчетом.

добавить в ВиМП ещё и СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ стартерные шестерёнки?

это было бы конечно интересно. стандарты которые мне известны:
ISO-8123 для питчевых шестерен,
ISO-9457-1 для шестерен с углом основного профиля 14 градусов 30 минут
ISO-9457-2 для шестерен с углом основного профиля 20 градусов.

Толщину зубьев обмерил на венце и стартере штангензубомером через каждые 0.5мм, далее пробовал с модулем 2.5 в Компасе делать чертеж (на реальный диаметр по вершинам венца ориентировался) и смотрел что получается со смещением: меньшая (более миллиметра) глубина впадин на чертеже и форма зуба немного отличается.

В итоге поискав на форумах по автомобильной тематике, по забугорным каталогам и т.д. удалось найти, что именно этот венец имеет DP=10. Обмерил зубья стартера, очень похоже на стандарт ISO-8123, который как раз про диаметральный питч, т.е. шестерни работают в паре и значит у обеих DP=10.

Венец в Компасе нарисовал DP=10, z=115, x=-0.55 (чтобы на внешний диаметр выйти), сравнил результаты с действительностью - зуб на чертеже на две десятки толще, чем в действительности, глубина впадин на чертеже почти такая же как в действительности. Учитывая массовый характер производства этих деталей и достаточно грубую передачу "стартер-венец", считаю что надо с такими параметрами забчатый венец и нарезать.

[Golovanev]

ISO-8123 для питчевых шестерен,
ISO-9457-1 для шестерен с углом основного профиля 14 градусов 30 минут
ISO-9457-2 для шестерен с углом основного профиля 20 градусов.
-----
А оно у вас есть?

[Charlie144]

А оно у вас есть?

есть сохраненные "предпросмотры" с одного сайта этих документов. там "водяной знак" на всю страницу, но тексты видно (вроде даже страницы все).
так-то эти документы покупать надо, в свободном доступе их нет.
могу поделиться тем, что есть. куда отправить?

[Golovanev]

VGolovanev@mail.ru

[Charlie144]

я отправил сейчас. Лучше удалить почту с форума, спама накидают)

[алексst]

Венец в Компасе нарисовал DP=10, z=115, x=-0.55 (чтобы на внешний диаметр выйти), сравнил результаты с действительностью - зуб на чертеже на две десятки толще, чем в действительности, глубина впадин на чертеже почти такая же как в действительности. Учитывая массовый характер производства этих деталей и достаточно грубую передачу "стартер-венец", считаю что надо с такими параметрами забчатый венец и нарезать.

В предыдущем сообщении я Вам приложил скан с старой книжки. Посмотрите. Там написано, что боковой зазор в зацеплении должен быть в пределах 0,4-1,0мм. Попробуйте провести расчёты с этими значениями. Может быть, зубья достаточно "похудеют". С чем такие зазоры связаны, я не знаю. Интересно было бы узнать мнение двигателистов. Но они, похоже, "водятся" в другом месте. И подойдите к этой передаче с общемашиностроительными требованиями (например, как к открытой передаче, работающей без смазки). В ней обороты то выходного вала (коленвала) меньше 100об/мин. Не усложняйте.

[СВ]

 Вряд ли и двигателисты скажут. Как правило, люди, работающие с автомобилями, включая самодельные, могут сказать разве что какие ГОТОВЫЕ детали они применяют. Могут знать либо конструкторы этих узлов (и то не факт: им, может оказаться, тоже достаточно будет знать только выходные параметры, без "внутренней детальности"), и таких практически никогда не найти; либо какой-то самодельщик, вникающий во все тонкости (в данном случае - знающий про этот увеличенный боковой зазор и реально измеривший его). Такого тоже - "днём с огнём...".
В итоге остаётся пробовать самому замерять на новом моторе. Вдруг современные моторы - другие. (На старых износ подшипников-вкладышей большой, плюс точность изготовления ниже, вот и компенсируется увеличенным зазором. Скажем так.)

[Charlie144]

приложил скан с старой книжки

книга действительно старая. есть скрин из более новой насчет модулей шестерен стартеров:

сколько инфы пересмотрел - нигде не нашел про нормы бокового зазора на передачах стартер-венец.

[алексst]

книга действительно старая. есть скрин из более новой насчет модулей шестерен стартеров:

сколько инфы пересмотрел - нигде не нашел про нормы бокового зазора на передачах стартер-венец.

Подумал подойти к этому "шире". Какая разница "кто" и "что" крутит? Дай посмотрю на условия работы передачи.
Решил поинтересоваться. Нашёл в «учебнике»: Боковой зазор между неработающими поверхностями зубьев предотвращает их заклинивание (в частности, при нагреве) и обеспечивает свободное вращение колес.
Дай, думаю, приложу это к данному моменту.
 Из вышеприведённых данных посчитал межосевое расстояние, получил около 157мм.
Приложил к нему допуск 157± 0,080 (на глаз, может мало, может много).
 После этого принял, что картер двигателя, переходная плита сделаны из алюминия (коэффициент линейного расширения 22,8·10-6 1/°С.
Принял температурный диапазон работы передачи Т1= -30 °С (зима, двигатель холодный), Т2= 90 °С (лето, южная страна, двигатель прогрет),
 Подсчитал насколько изменится межосевое: 157мм×120 °С×22,8·10-6 1/°С = 0.43 мм
Если передача собрана при 20°С «в ноль», то она будет работать с межосевым от 156,82мм до 157,25мм.
А если добавить зазор в коренных подшипниках коленвала (для «жигулей» зазор до 0,15мм).
А если добавить биение посадочного места под маховик (для «жигулей»  до 0,04мм).
Получим межосевое 156,63 – 157,44, разница 0,8мм, линейкой можно померить. И в этих условиях передача должна быть работоспособна.
Ещё не учтены зазоры между «бендиксом» и валом стартера, между валом стартера и его подшипниками, погрешность установки стартера, биение венца.
Да в ней окружная скорость меньше 2м/с.Передача получается довольно грубая. Я думаю, что добиваться от неё кинематической точности не стоит. Хоть бы не клинила и крутящий момент передавала.

[алексst]

Как-то получилось неполно. Не учёл расширение шестерёнок при нагреве. Давайте уйдём от дюймов в более привычную среду.
Возьмём отвлечённую передачу Z1=15, Z2=115, m=2,5, шестерни стальные, корпус алюминиевый и попробуем её «остудить».
Итак, при 20°С мы имеем:
Делительная окружность шестерни d1=37.5
Окружность впадин шестерни da1=31.25
Окружность выступов шестерни df1=42.5
Делительная окружность колеса d2=287.5
Окружность впадин колеса da2=281.25
Окружность выступов колеса df2=292.5
Межосевое расстояние a=162.5
Радиальный зазор 0,625
Остудим передачу на 50°С (до -30°С)
Делительная окружность шестерни d1=37.48
Окружность впадин шестерни da1=31.23
Окружность выступов шестерни df1=42.47
Делительная окружность колеса d2=287.34
Окружность впадин колеса da2=281.09
Окружность выступов колеса df2=292.34
Межосевое расстояние в алюминиевом корпусе a=162.3
Межосевое расстояние по делительным окружностям колёс a=162.41
Радиальный зазор 0,52
Колёса сблизились на одиннадцать соток.
При нагреве на 50°С (до 70°С нагреть редуктор легко) будет то же самое, только в обратную сторону.
А вот, если бы корпус редуктора был стальной или чугунный, этого бы не произошло. Эти редукторы можно и нагреть (в разумных пределах) и охладить. В общем, поставить на улице под открытым небом и «забыть» про него.
 И теперь не перестаю удивляться редукторам из соседней страны в алюминиевых картерах, которые появились в продаже последнее время.
А вот теперь мне стало интересно. Часто при установке «чужой» коробки передач делают переходную плиту из стали (видел такое в интернете). Если картер двигателя алюминиевый, а плита стальная, то при изменении их температуры зимой на 120 °С плита (на размере 400мм размер «от балды») удлинится на 0,5мм меньше, чем картер. Если болты сильно затянуты, то может вырвать алюминиевые «уши», если не затянуты сильно, то к весне коробка должна начать «болтаться» за счёт износа алюминиевого картера.
Кстати, недавно увидел, в наружных электросетях стали применять алюминиевые болты и гайки, раньше была сталь. Всё время «подтягивали».