Pro výpočet kinematiky nebo dynamiky mechanismů slouží v prostředí Siemens NX modul nazvaný Motion. Výhodou tohoto nástroje je možnost realizovat simulaci i ve fázi kdy ještě není kompletní 3D model (sestava). Již na začátku je tak možné směřovat vývoj správným směrem a předejít tak případným problémům v pozdějších fázích vývoje, které vyžadují podstatně náročnější opravy.

Geometrie pro výpočet

Pro jednoduchý příklad úlohy simulace mechanismu postačí model na úrovni skici. Simulace nevyžaduje plné zavazbení jednotlivých prvků těles ani prvků (čar) skici. Parametrický model však umožňuje rychle měnit model a řešit tak různé varianty výpočtu, proto je vhodné model parametrizovat tak aby při změně hodnoty parametrů nedocházelo k rozpadu geometrie.

Simulace mechanismu - postup

  • Definice typu úlohy.
  • Definice těles mechanismu.
  • Definice vazeb mezi tělesy.
  • Definice úlohy kinematiky.

Definice typu úlohy

Při tvorbě nového simulačního souboru je v prostředí Motion v základním nastavení přidán k názvu souboru text "motion" a číslo. Soubory simulace mají příponu *.sim. V okně Environment se volí typ analýzy (kinematika nebo dynamika). Pozor na to, že každý typ úlohy má ze své podstaty jiné požadavky na definici. Volby Component-base simulation a Start Joint Wizard... slouží pro simulaci sestavy a na skicu nemají vliv. Výběr typu úlohy se dá změnit i později pomocí funkce Environment.

Definice těles mechanismu (Motion Body)

Každé těleso je v simulaci reprezentováno prvkem Motion Body, který může obsahovat jedno nebo více těles, nebo prvků modelu. V případě že jeden Motion Body obsahuje více těles, je spojení mezi nimi uvažována jako absolutně tuhé. Pro potřeby kinematiky je hodnota Mass Properties Option nastavena na None. Pokud vybíráme objemové těleso jsou automaticky doplněny hodnoty hmotnosti, těžiště, momentů setrvačnosti atd. Kromě názvu lze v dialogovém okně ještě vybrat možnost ukotvené tělesa v prostoru a další počáteční podmínky (tyto volby nepoužijeme).

Definice vazeb mezi tělesy (Joint)

Pro úlohu kinematiky je mezi tělesy nutné definovat takové vazby aby byl konečný počet stupňů volnosti roven 1. Klikový mechanismus má na začátku 18° volnosti (3 tělesa * 6°). Postupným přidáváním vazeb se stupně odebírají. Vazba Revolute odebere volnosti (ponechá pouze rotaci kolem osy Z). Při definici je důležité dávat pozor na správné umístění a orientaci vazeb pomocí Specify Origin (určije střed vazby, např. bod rotace) a Specify Vector (určuje osu Z vazby, např. osu rotace). Správnou orientaci a pozici vazeb lze ověřit pomocí symbolu vazby v grafickém okně. Pokud vybereme pouze tělesa v sekci Action bude vazba automaticky připojena k pevnému rámu. Pro vazbu mezi dvěma tělesy je nutné vybrat druhé těleso v sekci Base (Snap Motion Bodies nepoužíváme).

Pro úlohu kinematiky je nutné dodržet správný počet stupňů volnosti (pro mechanismus 1°). Systém se řídí podle čísla uvedeného ve sloupečku Gruebler Count. Pod pravým tlačítkem (Information > Motion Connections...) lze vyvolat informační okno zobrazující skutečný počet stupňů volnost (Degrees of Freedom). Hodnoty Degrees of Freedom a Gruebler Count se nerovnají pokud jsou použity nevhodné vazby (systém je přeurčený). V tomto případě je nutné změnit některé typy vazeb tak aby odebírali méně stupňů volnosti.

Výsledný stav definice úlohy je tedy: 3x Motion Body (celkem 18° volnosti) - 2x Revolute (2x 5° volnosti) - 1x Spherical (3° volnosti) - 1x Cylindrical (4° volnosti). Celkem tedy 1° volnosti (Degrees of Freedom = Gruebler Count).

Definice úlohy kinematiky

Pomocí funkce Solution definujeme konkrétní výpočet pro typ úlohy Kinematics. Nastavíme volby Solution Type na Normal Run a Analysis Type na Kinematics/Dynamics. Dobu trvání úlohy nastavíme na 10s, které rozdělíme do 100 kroků. Řešič pro kinematické úlohy musí mít pro výpočet výsledný počet stupňů volnosti 0. Toho lze u mechanismu dosáhnout odebráním 1° volnosti na vazbě pomocí funkce Driver. Zadáním konstantní výchozí rychlosti 36°/s dosáhneme jedné otáčky za 10s. Výpočet se spouští pomocí funkce Solve. Po úspěšném dokončení řešení lze spustit animaci pohybu klikového mechanismu. Animaci ukončíme pomocí funkce Finish (šachovnicový praporek).

Zobrazení výsledků pomocí grafu

Pro práci s grafy slouží nabídka XY Result View. Pro každý výběr objektu (např. vazby) se zde zobrazují možné výsledky k zobrazení v grafu. Absolute se řídí absolutním souřadným systémem a Relative se řídí systémem vazby. V ukázce je zobrazena rychlost rotace ve vazbě J001 a rychlost posuvu ve vazbě J004.


joomla vector social icons