После завершения этого упражнения Вы будете способны:

 Создавать и размещать соединение карданного шарнира

В этом упражнении Вы анализируете движение карданного шарнира. Универсальное карданное соединения (Universal joints) используются в автомобильных приложениях, чтобы передать вращательное движение между двумя несоосными валами. Поскольку Motion содержит карданное соединение (u-joint), универсальное карданное соединение может быть смоделировано простой геометрией и наименьшим количеством соединений.

1. Измените рабочий каталог на u_joint.

2. Откройте u_joint.asm. Сборка состоит из двух деталей, shaft_1.prt и shaft_2.prt, которые являются копиями одной и той же детали. Модели расположены под углом 20° друг к другу, чтобы моделировать передачу движения универсальным карданным соединением.

3. Используя View, Model Tree Setup, Item Display отобразите в дереве модели конструктивные элементы. Выбирайте каждую базовую точку в дереве модели, чтобы выделить их на модели. Базовые точки, связанные с соединениями, описаны в таблице 2–7.

Таблица 2-7

1. Выберите Applications, Mechanica.

2. Обратите внимание, установленные единицы - IPS. Нажмите кнопку .

3. Выберите Motion из меню MECHANICA. На модели появляются точки символа земли и локальных систем координат (LCS).

1. Обоим компонентам назначьте материал STEEL.

2. Удостоверьтесь, что в сборке присутствуют три тела: SHAFT_1, SHAFT_2 и Ground.

1. Выберите Model, Connections, Joints, Create.

2. Выберите точку земли APNT0 и PNT1 на shaft_1.prt.

3. Дайте соединению название [pin_1].

4. Включите Pin и нажмите кнопку .

5. Соединение показывается в ориентации по умолчанию, как показано на рисунке 2–54. Ось шарнирного соединения может редактироваться. Из меню MEC ACTION выберите Edit, Axis.

6. Выберите шарнирное соединение.

7. Вектор вводится относительно системы координат выбранного первым тела. В данном случае первое тело - земля, а система координат - WCS. Включите отображение WCS, нажав иконку на панели инструментов.

8. Выберите Typed Vector.

9. Введите [1 0 0]. Шарнирное соединение ориентируется по оси x- WCS.

1. Выберите Create из меню MEC ACTION.

2. Выберите PNT1 на shaft_2 и PNT0 на shaft_1.prt. Важно выбирать точки в определённом порядке, чтобы корректно ориентировать шарнирное соединение.

3. Дайте соединению название [u_joint].

4. Включите U Joint и нажмите кнопку .

5. Появляется соединение, как показано на рисунке 2–55. Единственное условие, которое должно быть выполнено при ориентации универсального шарнира - любая ось соединения, не может быть выровнена ни с одной осью валов. В настоящее время соединение выровнено с осью shaft_1.prt. Это соединение следует отредактировать. Из меню MEC ACTION выберите Edit, Axis.

6. Выберите показанную на рисунке 2–55 ось. Поскольку базовая точка на shaft_2.prt была выбрана первой, ось будет ориентирована относительно LCS, показанной на рисунке 2–55 слева.

7. Выберите Typed Vector и введите [0 1 0].

1. Выберите Create из меню MEC ACTION.

2. Выберите APNT1 на теле земли и PNT1 на shaft_2.prt.

3. Дайте соединению название [pin_2].

4. Включите Pin и нажмите кнопку . Шарнирное соединение выглядит как показано на рисунке 2-56.

Соединение должно быть переориентировано, чтобы лежать на оси вала. Также желательно, чтобы имело то же самом направление по оси вала, как у pin_1, чтобы соединения можно было сравнить. Поскольку была выбрана точка земли, это соединение будет переориентировано в соответствии с WCS. Это нежелательно, так как ось вала не лежит ни одной из осей WCS. Вы будете использовать опцию point to point вместо этого.

5. Выберите Edit, Axis, затем выберите pin_2.

6. Выберите Pt to Pt.

7. Выберите PNT0, затем PNT1 на shaft_2.prt, как показано на рисунке 2–57.

8. Переориентированное соединение показано на рисунке 2–58. Выберите Done/Return, Done/Return.

1. Выполните анализ сборки по умолчанию для уверенности, что модель соединена и определена корректно. При неудачном анализе убедитесь, что соединения определены и ориентированы как показано на рисунке 2–58.

К модели будет добавлен драйвер для имитации вращательного движения, производимого двигателем или внешним приводом. Когда добавляется вращательная ось соединения, драйвер определяет вращательное движение.

1. Создайте драйвер, воздействующий на pin_1. Выберите Model, Drivers,Create.

2. Выберите ось соединения pin_1.

3. Заполните форму Create Joint Driver, как показано на рисунке 2–59.

Появляется драйвер, как показано на рисунке 2-60.

1. Запустите анализ движения по умолчанию. Анализ длится 10 секунд и выполняет пять оборотов shaft_1.prt. Это из-за постоянной скорости driver_1, которая была установлена на 3.14159 [радиан/сек] или 1 вращение каждые 2 секунды.

1. Выберите Results, Graph, Connection. Появляется окно сообщения, показанное на рисунке 2-61.

Знайте, что соединения, которые использовались для создания этого механизм, вызвали избыточность. При анализе кинематики модели движения очень важно, чтобы не было избыточности. Тема избыточности будет подробно рассмотрена в следующей главе. Тем временем Вы не должны создать никаких кинематических результатов, в виду того что они могут быть неточны.

2. Нажмите кнопку , затем Jt Axis Pos.

3. Выберите pin_1.

4. Выберите pin_2.

5. Выберите Done Sel. Появляется вращательная диаграмма положения для этих двух шарнирных соединений, как показано на рисунке 2-62. Два соединения вращаются синхронно.

Давайте рассмотрим внимательнее. Является ли выходная скорость shaft_2.prt равной входной скорости драйвера, применённого к shaft_1.prt?

6. Выберите Jt Axis Vel.

7. Выберите pin_1.

8. Выберите pin_2.

9. Выберите Done Sel. Диаграмма выглядит как показано на рисунке 2-63. Диаграммы показывают, что средняя скорость shaft_2 та же самая, как и у shaft_1, но при этом скорость shaft_2 колеблется относительно своего среднего значения с амплитудой приблизительно 0.2 [радианы/сек]. Shaft_2 постоянно запаздывает и догоняет вращение shaft_1.

10. Наконец, Вы будете смотреть на положение и скорость карданного соединения, u_joint. Создайте две диаграммы, которые показывают скорость и позиции обоих осей соединения. Диаграммы показаны на рисунках 2–64 и 2–65.

11. Сохраните модель и закройте окно.

Более детальная модель карданного шарнира была смоделирована чтобы точно показать Вам, что происходит в пределах карданного шарнира, определенного в предыдущей модели. Сборка названная uni.asm и была окончательно смоделирована, включая соединения, свойства и драйверы.

1. Откройте uni.asm.

2. Выберите View, Model Setup, Component Display, Set Current.

3. Выберите MOTION в окне Open Rep и нажмите кнопку , затем выберите Done/Return.

4. Выберите Applications, Mechanica, , Motion.

5. Появляется диалоговое окно Information, как показано на рисунке 2-66. Только одна модель может находиться в Mechanica за один раз. Так как модель u_joint.asm была сохранена, нажмите кнопку .

6. Для удаления u_joint.asm из памяти выберите Applications, Standard. Затем выберите File, Erase, Not Displayed, .

7. Для повторного запуска Motion выберите Applications, Mechanica, Motion.

8. Из меню MEC MOTION выберите Run.

9. Выберите анализ движения Uni из списка и нажмите кнопку .

10. Перейдите на сохранённый вид TOP и создайте анимацию результатов анализа движения.

11. Создайте диаграмму положения оси соединения и скорости двух шарнирных соединений, которые составляют карданное соединение. Сравните эти диаграммы с полученными для u_joint.asm.

12. Создайте любые другие диаграммы результатов, которые снабдят информацией относительно движения для этой модели.

13. Сохраните сборку и закройте все окна. Удалите все модели из памяти.