В этой главе рассматривается:

 Кулачковые соединения

 Слотовые соединения

 Зубчатые соединения

 Контактные регионы

В дополнение к соединениям, рассмотренным в главе 2, есть три других типа усовершенствованных соединений, которые могут использоваться для определения движение модели. Эти соединения следуют правилам осевых соединений:

• Они создают равные противонаправленные силы реакции в этих двух соединённых телах.

• Они ограничивают степени свободы тела.

Создание этих соединений требует выбора поверхностей модели вместо базовых точек. Кроме того эта глава рассматривает использование контактных областей, чтобы моделировать соударение и контакт в пределах сборки движения.

Будут рассмотрены следующие аспекты кулачковых соединений:

• Кулачковый следящий элемент

• Создание поверхности кулачка

• Синтез поверхности кулачка

• Создание кулачкового следящего соединения

• Реакция кулачкового следящего элемента

Соединение толкателя c кулачком гарантирует, что тело толкателя остаётся в контакте с поверхностью кулачка на всей продолжительности анализа движения. С использованием этого соединения тело толкателя может быть вынуждено занимать разнообразные позиции, основанных на форме тела кулачка. Пример кулачкового соединения показан на рисунке 7–1.

Кулачковое следящее соединение требуют дополнительных осевых соединений, чтобы должным образом определить их движение. Например, кулачковое следящее соединение, показанное на рисунке 7–1, требует шарнирного соединения между телом кулачка и землёй, и ползункового соединения между телом толкателя и землёй.

Создание кулачкового следящего соединения требует выбора двух объектов. Перед созданием кулачкового следящего механизма должны быть определены следующие два объекта:

• Поверхность кулачка

• Поверхность толкателя или точку

Для создания поверхности кулачка выберите Model, Cams, Create. Появляется диалоговое окно Cam, показанное на рисунке 7-2.

Опции диалогового окна Cam описаны в таблице 7-1.

Поверхности кулачка и толкателя имеют следующие ограничения:

• Поверхность должна быть создана из плоской непрерывной кривой, выдавленной перпендикулярно к плоскости кривой.

• В идеале все поверхности кулачка должны иметь непрерывность по кривизне.

• Если Вы создали замкнутую поверхность, выберите не плоскую поверхность для определения кулачка.

• Выбор плоской поверхности определит кулачок как отдельную открытую поверхность.

• Поверхности кулачка и толкателя должны встретиться на кромке или в точке. Плоскостной контакт не допускается. Области, которые имеют планарный контакт, должно иметь кривизну добавленную или к поверхности кулачка, или поверхности толкателя.

Когда моделируется кулачковое соединение, должно быть известно одно из ниже приведённых условий:

• Желаемое движение толкателя.

• Требуемая для создания этого движения форма кулачка.

Обычно проектировщик знает движение толкателя и должен попробовать определить, какая поверхность кулачка позволит получить желательный результат. Движение может использоваться для генерации профиля поверхности кулачка. Используйте для синтеза поверхности кулачка следующие шаги:

1. Соберите кулачок и толкатель, соедините их со сборкой движения. Модель кулачка может содержать цилиндрическое вытягивание (protrusion) для визуализации и должна быть соединена со сборкой с помощью шарнирного соединения. Гарантируйте, что толкатель имеет базовую точку в позиции его соединения с кулачковой поверхностью. Эта точка будет действовать как карандаш и будет рисовать профиль кулачка.

2. Добавьте драйвер к оси соединения, соединяющего тела кулачка и толкателя. Драйвер для толкателя должен предписать точное желательное движение толкателя. Драйвер для кулачка будет приложен к оси шарнирного соединения и заставит кулачок вращаться на 360° на протяжении анализа. Рисунок 7–5 показывает пример драйвера толкателя, введённого с использованием табличных данных. Так как драйвер будет делать оборот каждые 1.5 секунды, скорость вращения, заданная драйвером кулачка, равна 2π/1.5 ≈ 4.2 [рад/с].

3. Определите и выполните анализ движения для продолжительности движения толкателя и проворачивания кулачка на один оборот.

4. Создайте кривую траектории движения толкателя на теле кулачка. Выберите Results, Animate, Trace, Create. Выберите тело кулачка как бумажное тело, а толкатель как тело пера. Не генерируйте огибающие кривые. Выберите базовую точку на теле толкателя в качестве расположения пера. Выберите Show/Erase. Контур нового профиля кулачка появится на модели движения, как показано на рисунке 7-6.

5. Для сохранения контура на теле кулачка выберите Save Trace, выберите кривую контура и тело кулачка в качестве бумаги.

6. Конструктивный элемент кривой теперь добавлен к кулачку. Откройте модель в отдельном окне и создайте вытягивание (protrusion), используя кромку кривой. Кулачок теперь синтезирован.

Теперь геометрия кулачка определена и кулачок определён в Motion, теперь следует определить кулачковое следящее соединение. Используйте для создания кулачкового соединения следующие шаги:

1. Выберите Model, Connections, Cam-Follower, Create.

2. Выберите поверхность кулачка.

3. Выберите поверхность или точку толкателя.

4. Открывается диалоговое окно Cam-Follower Connection, показанное на рисунке 7-8.

5. Нажмите кнопку для завершения создания кулачкового соединения. На границе между кулачком и толкателем появляется символ . Две опции диалогового окна Cam-Follower Connection описаны в таблице 7-2.

Таблица 7-2

Используя критерии соединения, в кулачковом соединении могут быть измерены следующие величины:

• Сила прижима в кулачковом соединении.

• Векторный компонент силы прижима.

• Расположение точки контакта.

• Кривизна.

• Угол давления.

Будут рассмотрены следующие аспекты слотовых соединений:

• Слотовый следящий элемент

• Создание кривой слота

• Создание слотового следящего соединения

• Критерии слотового соединения

Движение слотового следящего механизма ведет точку по телу толкателя, которая будет всегда ограничена кривой на теле слота в течение анализа. Используя это соединение следящий механизм, или любой тело, приложенное к следящему механизму, могут скользить по длине кривой слота, как показано на рисунке 7-11.

Соединения слотового следящего механизма не ограничивается движением по плоскости. Для описания этого должны быть созданы дополнительные соединения. В приведённом выше примере плоское соединение было создано между следящим механизмом и землей (или следящий механизм и телом слота). Обычно это соединение может также использоваться для передачи движения слотового следящего механизма. На объединенной оси плоского соединения был помещен скоростной драйвер, чтобы переместить следящий механизм с одной стороны на другую.

Кривая слота определяет траекторию тела следящего механизма и управляет движением слотового соединения. Не обязательно показывать вырез слота на теле. Требуется только базовая кривая со следующими характеристиками:

• Кривая должна быть прямой линией, дугой или сплайном с непрерывной кривизной.

• Кривая должна быть плоской, незамкнутой и не может быть обрезанной.

Если кривая слота не является непрерывной по кривизне или состоит из серии сегментов кривой, она может быть подготовлена к использованию в качестве кривой слота созданием композитной базовой кривой с использованием метода аппроксимации. При создании приблизительной композитной базовой кривой, сплайн подгоняется по исходной геометрии, чтобы гарантировать непрерывность по кривизне.

Для создания кривой слота выберите Model, Slots, Create и выберите кривую. Открывается диалоговое окно Create Slot, показанное на рисунке 7-12.

Есть два типа слотовых кривых: линейный и нелинейный. Линейная слотовая кривая требует выбора базовой точки. Точка может лежать где-либо на плоскости. Так как кривая линейная, плоскость действия для слота могла быть под любым углом к кривой. Вектор, направленный от слотовой кривой к точке, используется для определения плоскости действия, как показано на рисунке 7–13.

Нелинейная слотовая кривая не требует выбора базовой точки, так как её геометрия определит плоскость движения слотового следящего механизма.

Подобно толкателю кулачка, слотовая кривая может синтезироваться, если форма кривой не известна. Это делается приданием следящему механизму желательного движения и отслеживанием его пути на теле слота. Созданная кривая может использоваться в качестве слотовой кривой.

Как только кривая слота определена, может быть создано слотовое соединение с использованием следующих шагов:

1. Выберите Model, Connection, Slot-Follower, Create.

2. Выберите слотовую кривую.

3. Выберите базовую точку на теле следящего механизма. Эта точка будет соединяться непосредственно со слотовой кривой.

4. Откроется диалоговое окно Slot-Follower Connection, показанное на рисунке 7-14.

5. Нажмите иконку для завершения создания слотового соединения. В месте расположения точки следящего механизма появляется символ .

Используя критерии соединения, в слотовом соединении могут быть измерены следующие величины:

• Величина прижимной силы.

• Векторный компонент силы прижима.

Будут рассмотрены следующие аспекты зубчатого соединения:

• Пара шестерён.

• Создание шестерни.

• Создание зубчатого соединения.

• Критерии шестерни.

Зубчатое соединение может быть определено в Motion для имитации движения, получаемого в результате зацепления зубьев одной шестерни с зубьями другой шестерни. Когда первая шестерня приводится поступательным или вращательным движением, это движение передаётся через зубчатое соединение и приводит в движение вторую шестерню. Пример зубчатого соединения показан на рисунке 7–15. Скоростной драйвер вращает левую шестерню относительно шарнирного соединения, соединяющего её с землёй. Это движение передаётся на правую шестерню через зубчатое соединение, обозначенное символом .

Первым шагом в создании зубчатого соединения является назначение свойств шестерни к поверхностям каждой шестерни модели движения. Для назначения свойств шестерни к поверхности, выберите Model, Property, Gear, Assign. Система попросит Вас выбрать на модели поверхность.

Доступный тип шестерни зависит от типа выбранной геометрии. В таблице 7–3 приведены различные типы шестерён, которые могут быть определены в Motion, и тип геометрии Pro/ENGINEER, которая должна быть создана и выбрана.

Таблица 7-3

После того как поверхность шестерни выбрана, появляется диалоговое окно Gear Property, показанное на рисунке 7–24.

Обратите внимание, проектные параметры могут быть назначены к параметрам шестерни, определяющим шестерню. Могут быть созданы изучения проекта, которые изменят параметры шестерни и вычислят соответствующие кинематические и динамические результаты.

Каждое созданное свойство шестерни может быть сохранено с помощью кнопки . Эти наиболее часто используемые шестерни могут затем использоваться в последующих анализах движения.

Как только свойства назначены к двум поверхностям шестерён, может быть создано зубчатое соединение. Используйте для создания зубчатого соединения следующие шаги:

1. Выберите Model, Connection, Gear, Create.

2. Выберите первую поверхность шестерни.

3. Выберите вторую поверхность шестерни.

4. Появляется диалоговое окно Gear Pair Connection, показанное на рисунке 7–25. Нажмите кнопку для завершения создания зубчатого соединения.

Ниже приведён список соединений пар шестерён, не поддерживаемых Motion:

• Ring-Ring или Bevelled Ring

• Rack-Ring или Bevelled Ring

• Face-Ring или Bevelled Ring

• Rack-Rack

• Rack-Face

• Face-Face

Если пытаться создать соединение из этих пар шестерён, появится сообщение об ошибке, показанное на рисунке 7–26.

Критерии шестерни

Используя критерии соединения, в зубчатом соединении могут быть измерены следующие величины:

• Величина прижимной силы.

• Векторный компонент силы прижима.

• Передача энергии от поверхности шестерни 1 к поверхности 2.

• Расположение величины точки контакта.

• Расположение компонента точки контакта.

Контактные регионы используются для моделирования соударения и контакта между компонентами сборки движения. До сих пор в механизмах, которые были проанализированы в этом курсе, телам позволялось проникать внутрь всех других тел сборки. В реальном мире такого не происходит. Когда один из компонентов сборки входит в контакт с другим компонентом, происходит обмен энергий и отскок компонентов друг от друга. Это произойдёт при использовании контактных регионов.

Для создания контактного региона выберите Model, Contact Regions, Create. Появляется диалоговое окно Contact Region, показанное на рисунке 7–27.

Поверхности контактного региона могут быть выбраны на модели после нажатия кнопки . К контактному региону может быть добавлено любое число поверхностей. Аналогично кулачковому соединению, контактная пара может быть определена с опциями No Friction, Dry Friction или Lubricated Friction.

После определения контактного региона на модели появляется символ с пунктирными линиями, тянущимися к каждой из поверхностей, образующих контактный регион.