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Exercício 3: Transmissão por Correia e Engrenagens

Exercício 3: Transmissão por Correia e Engrenagens

Seção intitulada “Exercício 3: Transmissão por Correia e Engrenagens”

Neste exercício, você modelará uma gearbox de dois estágios combinando engrenagens e correias. Essa caixa de redução também incluirá elementos estruturais como tubos de chassi e gussets, conceitos aprendidos no Stage 1A. O objetivo deste exercício é continuar desenvolvendo suas habilidades de modelagem no Onshape.

Lembre-se!

Certifique-se sempre de definir completamente seus sketches (totalmente restringidos em preto), renomear suas features e manter suas árvores de features e instâncias organizadas em pastas.

Navegue até a aba “Exercise #3 Part Studio” no seu documento copiado e siga as instruções nos slides para concluir o part studio deste exercício.

Part Studio finalizado.

Comece inserindo a feature Origin Cube (para que as funções de correia fiquem disponíveis depois). Em seguida, desenhe os perfis dos tubos para a estrutura. Há um vão de 1/8” entre o tubo inclinado e o tubo vertical para acomodar tolerâncias de montagem.

Use o Featurescript Extrude Individual para efetuar a extrusão dos perfis dos tubos.

Use o Featurescript Tube Converter para transformar os prismas retangulares em tubos 1x1 com padrão de furos e parede fina (espessura de parede de 1/16”).

Desenhe o sketch de um gusset em L simples.

Faça a extrusão do gusset.

Crie o layout sketch da gearbox na face externa do tubo inferior. Comece desenhando as duas engrenagens: uma de 60T e outra de 20T. A engrenagem de 60T é a de saída, e queremos restringi-la a uma posição específica definida pelas cotas de 2” e 4,5”.

Em seguida, desenhe as polias de passo 5 mm de 12T e 36T. Use uma linha para conectar as duas polias. Use a função #PulleyPD_5mm() do Featurescript Origin Cube inserido no início para calcular os pitch diameters das polias. Dimensione também a polia de 36T para ficar a 0,25” do tubo vertical. Esta etapa restringe totalmente a posição das engrenagens.

Adicione a distância C-C da correia ao layout sketch para uma correia HTD5 de 60T usando a função #BeltCTC_5mm().

Opcionalmente, trace duas linhas tangentes para conectar os círculos das duas polias. Isso representa o trajeto da correia.

Por fim, desenhe um círculo de 2,5” para o motor. Posicione o motor a 1/8” de distância do tubo inclinado. O layout sketch agora está totalmente definido.

Crie o sketch da placa na face externa do tubo inferior. Comece desenhando os dois furos de rolamento com 1,125” de diâmetro. Adicione um furo de 1,5” para o boss do motor, de modo que a polia de 12T montada no motor passe pelo furo facilitando a montagem física real. Isso ficará mais claro quando você criar a montagem da gearbox.

Adicione um bolt circle de 2” para o motor com um padrão circular. Restrinja o centro do furo superior esquerdo como coincidente com a linha central entre as polias (a restrição coincidente usa a extensão infinita da linha).

Adicione os furos de fixação da placa ao tubo. Observe que os furos têm como referência as arestas do tubo, e não os furos do tubo. Isso torna o modelo mais paramétrico, já que alterações no tubo poderiam deslocar os furos e quebrar o sketch da placa da gearbox.

Desenhe o contorno da placa usando arcos de ponto central e linhas tangentes. Posicione a parte inferior da placa a 0,25” da aresta do pitch circle da engrenagem de 60T.

Adicione dois furos para espaçadores. Os círculos de construção representam o espaçador de 3/8” de diâmetro. O furo superior é tangente à aresta esquerda da placa e tangente ao círculo de 2,5” do motor.

Faça a extrusão da placa com 1/4” de espessura.

No lado oposto, crie um sketch para a placa interna. Utilize o recurso Use (projetar) do sketch para copiar a geometria comum (furos, contorno). Não copie os furos de montagem do motor, pois haverá um recorte na placa interna para o corpo do motor.

Finalize o contorno da placa adicionando um arco para o recorte do motor.

Faça a extrusão da placa interna com 1/4” de espessura.

Adicione um filete de raio 3/16” nas duas arestas do recorte do motor. O raio é escolhido para corresponder ao espaçador de 3/8” de diâmetro.

Modele o espaçador de 3/8” de diâmetro. A condição final Up to Face (até a face) pode ser utilizada para manter o comprimento do espaçador paramétrico.

Use o Featurescript Belt & Chain Gen para criar o modelo da correia. O passo da correia é de 5 mm e a largura é de 9 mm. Aplique um offset de 0,5” no plano de referência para que a correia não colida com a placa. Mantenha a correia simplificada (sem dentes 3D detalhados), pois modelar dentes deixará o part studio mais lento. Observe que o Featurescript Belt & Chain Gen também calcula o pitch length da correia, permitindo verificar que calculamos a distância C-C correta nas etapas 7 e 8.

Use o Featurescript Robot Shaft para criar o eixo do 1º estágio.

Use o Featurescript Robot Shaft para criar o eixo de saída.

Opcionalmente, faça o alívio de peso (pocketing) nas placas. Para começar, crie um sketch na face externa da placa do motor e trace linhas para formar as nervuras.

Use o Featurescript Part Lighten para adicionar o alívio selecionando o sketch anterior. Use nervuras de 0,15” de largura e diâmetro de ferramenta de 0,26”.

Crie um sketch na placa interna e trace as linhas das nervuras. Você pode utilizar a ferramenta Use (projetar) para copiar as linhas de nervura do sketch de alívio da placa do motor.

Use o Featurescript Part Lighten para aplicar o alívio selecionando o sketch anterior. Novamente, use nervuras de 0,15” de largura e diâmetro de ferramenta de 0,26”.

Part Studio concluído. Nomeie os sketches e peças principais. Defina o material da placa e espaçadores como 6061 Aluminum. Os tubos, gussets e eixos já devem estar com seus materiais definidos automaticamente.

Agora que você concluiu o part studio, navegue até a aba “Exercise #3 Assembly” no seu documento copiado e siga as instruções nos slides para finalizar este exercício.

Montagem final.

Insira o part studio na montagem e fixe somente o tubo inferior. Use o group mate nos tubos, placas e gusset. Copie o gusset e monte-o no outro lado do tubo. Em seguida, monte o espaçador na placa e use a ferramenta Replicate para replicá-lo.

Monte os rolamentos e os eixos usando peças da FRCDesignLib. Use a ferramenta Replicate para replicar o rolamento.

Monte a polia de 36T, a correia, o motor e o pinhão com polia do motor usando peças da FRCDesignLib. Observe que o pinhão do motor é deslocado (offset) em 1/16” da base do eixo para se alinhar melhor à correia. Além disso, observe que a correia requer apenas um único fasten mate, já que sua orientação foi determinada pela forma como foi modelada no part studio.

Monte os espaçadores de eixo e as engrenagens usando peças da FRCDesignLib. Observe que desta vez usamos uma engrenagem com alívio de peso (pocketed) para a engrenagem de 60T. Engrenagens com alívio são idênticas às engrenagens comuns, com a diferença de terem material removido no centro para reduzir peso.

Monte os parafusos de retenção dos eixos usando peças da FRCDesignLib.

Monte os parafusos do motor, parafusos da gearbox e porcas usando peças da FRCDesignLib.

Monte os rebites do gusset usando peças da FRCDesignLib.

Montagem concluída. Certifique-se de organizar suas peças em pastas e nomear suas features de replicação.

Verificação

Certifique-se de que você e/ou um membro/mentor mais experiente da sua equipe façam uma revisão do seu CAD! Sua montagem deve ter 31 instâncias.

Neste exercício, você modelou uma gearbox relativamente complexa e integrada com elementos do chassi. A essa altura, você já deve se sentir mais seguro com as ferramentas de esboço e extrusão. Você também deve se familiarizar com todas as opções presentes nos Featurescripts que utilizou até aqui, experimentando diferentes configurações.

Para ter uma ideia de quão paramétrico é o seu modelo, experimente alterar certas cotas principais nos layout sketches, como o comprimento dos tubos, o ângulo dos tubos, o comprimento da correia e o tamanho das engrenagens. Explore quais modificações se atualizam sem erros e quais exigem ajustes manuais adicionais no CAD.

Você também pode estar curioso sobre como tamanhos de furos, materiais, etc. foram escolhidos em cada um desses projetos. Encorajamos você a aprender mais navegando pelas páginas do Design Handbook, que contêm informações aprofundadas sobre uma ampla variedade de tópicos, ou conversando com sua equipe e outros membros e mentores no Discord do DDS.