Poradnik Złożenie kinematyczne

Ćwiczenie
Temat
Złożenie 3, prosty mechanizm
Poziom trudności
Przydatna jest podstawowa znajomość narzędzi środowiska pracy Złożenie 3
Czas wykonania
30 minut
Autorzy
FBXL5
Wersja FreeCAD
0.20 i następne
Pliki z przykładami
Nie dołączono
Zobacz również
-

Wprowadzenie

Ten poradnik jest o tym, jak zbudować prosty mechanizm, głównie przy użyciu narzędzi z zewnętrznego środowiska Złożenie 3.

Złożenie kinematyczne, które stworzymy, będzie zbudowane z czterech części: Podstawy, Suwaka, Korby i Korbowodu. Są one połączone z wykorzystaniem czterech węzłów.

Złożone części: Podstawa (bursztynowy), Suwak (jasnoniebieski), Korba (czerwony), Korbowód (zielony)

Złożenie

Części

Podstawa to obiekt składający się z dwóch głównych elementów geometrycznych: otworu i sworznia. Oba są walcowe. Reszta kształtu nie jest istotna w tym poradniku, chyba że powoduje kolizje. To samo dotyczy innych części.

Suwak składa się z wałka z sworzniem na jednym z końców. Oba są walcowe.

Korba ma otwór i sworzeń. Znów, oba są walcowe.

Korbowód ma dwa walcowe otwory.

Węzły

Zablokowana Podstawa

Aby utrzymać zespół w zadanym położeniu, należy zablokować podstawę.

(Jeśli polecenie Zablokuj przesunięcie jest aktywne, narzędzia ruchu są wyłączone, tak długo jak wybrana jest zablokowana część).

1. Wybierz jedną ścianę Podstawy.
2. Wciśnij przycisk Utwórz "Wiązanie zablokowania", aby Podstawa pozostawało na swoim miejscu na stałe.

Zaznaczona ściana → Powstały Element

Następnie wszystkie cztery części zostaną połączone czterema węzłami. Łańcuch kinematyczny zaczyna się od podstawy.

Węzeł Postawa-Suwak

Węzeł Podstawa-Suwak jest węzłem walcowym Umożliwia on Suwakowi ślizgać się wzdłuż i obracać dookoła osi Z otworu Podstawy, jednocześnie utrzymując osie Z obu elementów wyrównane (współosiowe).

Pasującym wiązaniem jest wiązanie "Wiązanie osi". Działa ono z elementami, które reprezentują geometrię walcową, takimi jak powierzchnie walcowe, powierzchnie kołowe i krawędzie kołowe.

1. Wybierz powierzchnie walcowe otworu Podstawy i wałka Suwaka.
2. Wciśnij przycisk Utwórz "Wiązanie osi".
3. Opcjonalnie zmień etykietę utworzonych elementów (edytuj ich właściwość DANELabel).

Wybrane ściany → Wyrównane obiekty

Węzeł Podstawa-Korba

Węzeł Postawa-Korba jest węzłem typu zawias. Pozwala on obracać się Korbie wokół osi Z sworznia Podstawy, jednocześnie utrzymując wyrównanie (współosiowość) osi Z obu elementów oraz stałą odległość między płaszczyznami XY.

Pasującym wiązaniem jest wiązanie Zbieżność płaszczyzn. Działa ono na elementach będących geometrią planarną jak okrągłe powierzchnie i okrągłe krawędzie (w tym przypadku).

1. Wybierz okrągłą powierzchnię lub zewnętrzną okrągłą krawędź sworznia Podstawy oraz zewnętrzną okrągłą krawędź otworu Korby.
2. Wciśnij przycisk Utwórz wiązanie "Zbieżność płaszczyzn".
3. Opcjonalnie zmień etykiety utworzonych elementów.

Zaznaczona ściana i krawędź → Wyrównane obiekty

Węzeł Suwak-Korbowód

Węzeł Suwak-Korba jest węzłem typu zawias. Pozwala on obracać się Korbowodowi wokół osi Z sworznia Suwaka, jednocześnie utrzymując wyrównanie (współosiowość) osi Z obu elementów oraz stałą odległość między płaszczyznami XY.

Pasującym wiązaniem jest wiązanie Zbieżność płaszczyzn (zobacz wyżej).

1. Wybierz okrągłą powierzchnię lub zewnętrzną okrągłą krawędź sworznia Suwaka oraz zewnętrzną okrągłą krawędź otworu Korbowodu.
2. Wciśnij przycisk Utwórz wiązanie "Zbieżność płaszczyzn".
3. Opcjonalnie zmień etykiety utworzonych elementów.

Zaznaczona ściana i krawędź → Wyrównane obiekty

Węzeł Korba-Korbowód

Węzeł Korba-Korbowód jest węzłem walcowym Umożliwia on Korbowodowi obracać się dookoła i ślizgać się wzdłuż osi Z sworznia Korby, jednocześnie utrzymując osie Z obu elementów wyrównane (współosiowe). Jednak możliwe jest tylko obracanie, ponieważ ruch ślizgowy jest ograniczony przez kombinację węzła Podstawa-Korba oraz węzła Suwak-Korbowód.

Pasującym wiązaniem jest "Wiązanie osi" (zobacz wyżej).

1. Wybierz powierzchnie walcowe sworznia Korby i otworu Korbowodu.
2. Wciśnij przycisk Utwórz "Wiązanie osi".
3. Opcjonalnie zmień etykietę utworzonych elementów.

Wybrane ściany → Wyrównane obiekty

Nadmiarowe Wiązania

Gdy Podstawa jest zamocowana i wszystkie cztery przeguby są związane, w oknie Widoku raportu pojawiają się dwa komunikaty:

• Ostrzeżenie (pomarańczowy): "...wiązania nadmiarowe".
• Zwykły komunikat (czarny): "...pozostało stopni swobody: 0".

Taka kombinacja komunikatów występuje, gdy części zespołu są nadmiernie związane, ale solwer nadal jest w stanie znaleźć poprawne rozwiązanie. Ale co jest przyczyną nadmiarowości?

Jest to kierunek Z sworzni. Jeśli przyjrzymy się na przykład sworzniowi Suwaka, zauważymy, że oś Z jego obiektu elementu jest związana równolegle do osi Z sworznia Podstawy poprzez łańcuch złożeń Podstawa-Korba-Korbowód-Suwak. Oznacza to, że sworzeń Suwaka nie może obracać się wokół swoich osi X i Y.

Z drugiej strony obrót wokół osi X (kolor czerwony) jest już uniemożliwiony przez węzeł Podstawa-Korba, a zatem odpowiedni stopień swobody (dof) jest związany dwukrotnie (= nadmiarowy) i powoduje wyświetlenie ostrzeżenia.

Aby uniknąć tej nadmiarowości, można by wstawić obiekt pomocniczy i odpowiednie wiązania, ale to temat na inny poradnik.

Aby uniknąć podwójnego wiązania odsunięcia między Podstawą a Korbowodem, użyto różnych wiązań, z których tylko jedno blokuje ruch wzdłuż osi Z.

Siłownik

Teraz jest to nadal złożenie statyczne. Aby przekształcić je w złożenie kinematyczne, należy użyć jednego z wiązań jako nastawnika. Aby użyć wiązania "Zbieżność płaszczyzn" w węźle Podstawa-Korba jako nastawnika, musimy kontrolować kąt między sworzniem Podstawy a Korbą. Można to zrobić, ustawiając właściwość DANEZablokuj kąt na wartość PRAWDA. W celu późniejszego wykorzystania etykieta jest oznaczana przyrostkiem .Driver.

WłaściwosćDANEKąt może zostać teraz użyta do obracania Korbą.

Sterownik

Dobrze byłoby mieć okno dialogowe do zmiany wartości właściwości bez wpisywania i z automatycznym przeliczaniem.

Spójrz na poradnik Sterownik Kinematyczny.