6. Előadás Alkatrészkapcsolatok modellezése Budapesti Műszaki Főiskola Gépészmérnöki Szak CAD/CAM szakirány A CAD/CAM modellezés alapjai 6. Előadás Alkatrészkapcsolatok modellezése Dr. Horváth László WWW.nik.hu

A tantárgy előadásainak témakörei Mérnöki munka virtuálisban Határfelület-ábrázolás és Euler -i topológia A geometria modellezése: görbék Felületmodellek generálása és építése Méretekkel irányított modellezés Alkatrészmodellek építése  alaksajátosságokból, alakprimitivekből Alkatrészkapcsolatok modellezése Végeselem-analízis alkalmazásai Termékmodellek Gyártási folyamatok modellezése Navigáció felhasználói felületen Ismeretalapú tanácsadás Mérnöki csoportmunka

Tartalom Mechanizmus modellje Szerelési egység modellje Szerelési egység modellek alkalmazása Az alkatrészek kapcsolatának leírása Relációk (relationships, constraints). Relációk definiálása. Relációk mint kötöttségek megtartása alkatrészméretek módosítása után. Kinematika leírása Csuklók, típusaik Alapvető csuklók jellemzői Példa mechanizmus modelljére Mechanizmusok szimulációja

Kinematikai kapcsolatok Mechanizmus modellje 1 2 3 Geometriai ábrázolás Alapsajátosság Alakmódosítások Alkatrész helyezése Kinematikai kapcsolatok

A szerelési egység modellje Termék alkatrészekből és szerelési egységekből (részegységekből) való felépülésének a struktúráját, az alkatrészek kapcsolódását és kölcsönös helyzetét meghatározó összefüggéseket, valamint az alkatrészek összekapcsolásának a módját írja le. Ütközőbak szerelési egység Alap Csavar Ütköző szeglet szerelési egység Sarokbak Ütköző Gyűrű Sajtolószerszám

A szerelési egység modell alkalmazásai A beépülő alkatrészek modelljeinek kidolgozása az összeállítás kontextusában, Kinematika modellezése mechanizmus tervezéséhez Összeállítási rajzok kidolgozása, Ütközésvizsgálat, Tömeggel kapcsolatos jellemzők meghatározása, Szerelési technológia tervezése, Anyagszükséglet tervezése (MRP -Materials Requirement Planning) Megjelenítés és animáció

Termékstruktúra Termék Részegység Alkatrész Termék Részegység

Alkatrészek modelljeinek fejlesztése szerelési kontextusban Kapcsolódó részek meghatározása További részletek meghatározása A1 A3 A2 A2 Összeállítási modelltér Alkatrész modelltér Alkalmazás: alkatrészek tervezése az összeállítás kontextusában.

Az alkatrészek kapcsolatának leírása Az alkatrészek kapcsolatát relációk (kötöttségek) írják le. Az alkatrész helyzetére vonatkozó információ. Az alkatrész egyértelműen meghatározza a hozzá illesztett alkatrész modelltérbeli helyzetét. A modelltérben elsőként elhelyezett alkatrész határozza meg a többi alkatrész helyzetét. A további alkatrészek helyzetének meghatározása relációk definiálásával. Alapvető relációk: egybeesés: koncentrikusság, gömbközéppont, tengelyek, élek és síkok egybeesése. távolság szög érintkezés: pontban, vonal mentén, sík felületen, gömbfelületen, kúpfelületen. Az alkatrész helyzetének meghatározása külső referenciasíkhoz is törtéhet.

Egybeesés relációk (1)

Egybeesés relációk (2) Tengelyek egybeesése Koncentrikusság referencia sík

Távolság és szög relációk (2) Távolság reláció

Érintkezés reláció

Szükséges és elégséges számú reláció 1 2 Az alkatrészek között az első, esetleg még további kötöttségek is megengedik az elmozdulást, amíg valamelyik kötöttség rögzítetté nem teszi a beszerelt alkatrész helyzetét.

Relációk mint kötöttségek megtartása alkatrészméretek módosítása után (1) Egy alkatrész-méret módosítása vagy cseréje a struktúrában maga után vonhatja más alkatrészek helyzetének módosulását, mert az alkatrészek kapcsolatát meghatározó relációk változatlanul érvényesek

Relációk mint kötöttségek megtartása alkatrészméretek módosítása után (2) ' A1 A2 l3 l1 ' A1 A2

Kinematika hozzáadása A szerelési egység modelljét ki kell egészíteni az alkatrészek elmozdulási lehetőségeit leíró kinematikai modellel. Az alkatrészmodellek, a szerelési egység modell és a kinematikai modell a mechanizmus modelljét alkotják. Ez modell alkalmas lesz dinamikai vizsgálatokhoz is, ha a modellben a mechanikai rendszer dinamikai jellemzőit is leírják. A működéssel szemben támasztott igények által meghatározott mozgások. Igénybevételek mozgások hatására.

Alkatrészek elmozdulási lehetőségei Az alkatrész mozgását más alkatrészekkel kialakított kapcsolatai korlátozzák. Két alkatrész relatív elmozdulási lehetősége az alkatrészek összeszerelése után megmaradt szabadságfokokkal fejezhető ki. A teljes mechanizmus elmozdulási lehetősége az alkatrészpárok relatív elmozdulási lehetőségeinek eredője. Az egyes kapcsolatokon érvényes szabadságfokok együttes vizsgálatával meghatározható a mechanizmus működésképessége és mozgásának lehetősége.

Mechanizmus modell sajátos entitásai Alkatrészek: rudak, ezeket merev testeknek tekintik. Csuklók A rudak egymáshoz képest való elmozdulásának lehetőségét a írják le. Csukló információ: a kapcsolatba hozott alkatrészek egymáshoz képest milyen irányokban és milyen mértékben képesek elmozdulni. Hat szabadságfok: három egyenesvonalú elmozdulás (transzláció) és három tengely körüli elfordulás (rotáció) Automatikus meghatározás relációk alapján. A helyben maradó, rögzített elem, a váz. Rudak és csuklók zárt vagy nyitott láncolata: a mechanizmus struktúrája. Terhelések és bemenő mozgások.

Alapvető csuklók Típus Elforduló csukló Vezeték Egyenesbevezető Kardáncsukló Gömbcsukló Szabadságfok 1 rotáció 1 transzláció 1 rotáció + 2 rotáció 3 rotáció 1 transzláció Kiegészítő geometriai entitás Egyenes Egyenes Egyenes (tengely Két egyenes Pont (forgáspont) (tengely) (mozgáspálya) és mozgáspálya) (tengelyek)

Speciális csuklók Az egyik alkatrész valamely pontjának a másik alkatrészen definiált görbe vagy felület mentén való elmozdulása. Csúszó vagy gördülő mozgás. Rúgók, Csillapító elemek. Gravitáció és súrlódás hatása. Merev, elmozdulást egyáltalán lehetővé nem tevő kapcsolat.

Példa mechanizmus modelljére Csukló típusa C1 - Csap C2 - Vezetett csap C4 - Egyenesbevezető Szabadságfok 1 2 Egyenesvonalú elmozdulás Elfordulás Alsó véghelyzet Felső véghelyzet Úthossz Tengely Paraméterek P1 és P2 AV FV P1 P2 R1 R2 R3 R4 C1 C2 C3 C4 C3 - Csap A mechanizmus struktúrája

Mechanizmus modellezése és elemzése Szerelési egység Alkatrészek Inercia-jellemzők Termékkel kapcsolatos bemenő információk Eredő erők számítása (Csuklóerők, rúgóerők inerciaerők) Nyomaték számítása Helyzet, számítása testeken sebesség és gyorsulás Relatív sebesség helyzet számítása két pont között Geometriai ellenőrzés Ütközésvizsgálat ellenőrzése komplex mozgások Kinematikai elemzés meghatározása, zárt és nyilt láncú mechanizmusok Elemzés Szabadságfok-ellenőrzés Csuklók ellenőrzése Mozgások elhelyezése Struktúra definiálása Modellezés Terhelések elhelyezése Csuklók definiálása (kötöttségek, csatlakozási információk)