20 października 2017


Ważną zaletą nowoczesnych systemów CAD jest tworzenie zapisu konstrukcji układów mechanicznych, jako zespołu brył trójwymiarowych. Takie przedstawienie elementów konstrukcyjnych umożliwia konstruktorowi pełne wykorzystanie jego umiejętności twórczych oraz precyzyjny zapis konstrukcji skomplikowanych środków technicznych.

Andrzej Baier, Michał Majzner

Przeprowadzenie analizy pod kątem poprawności ruchu całego mechanizmu jak i podzespołów, pozwala na weryfikację złożenia zespołu i postaci geometrycznej poszczególnych jego elementów. Jedną z cech wyróżniającą każdy mechanizm jest ruch. Analiza kinematyczna jest podmiotem opisu geometrycznego ruchu, jednocześnie obejmuje ona analizę przyspieszeń, prędkości i torów punktów i członów mechanizmu. Do przeprowadzona ww. analizy wykorzystywane są następujące metody:

  • Wykreślna
  • Analityczna
  • Macierzowa
  • Komputerowego wspomagania symulacji ruchu


Podstawowe relacje
Do przeprowadzenia symulacji kinematycznej użyto modułu Motion Simulation systemu NX7.5.
W celu dokonania symulacji ruchu danego mechanizmu konieczne jest wcześniejsze zdefiniowanie wszystkich jego członów (za pomocą polecenia Link), a następnie określenia relacji (za pomocą polecenia Joint) występujących pomiędzy poszczególnymi członami mechanizmu. Człon mechanizmu to element konstrukcyjny o dowolnym kształcie, ruchomy bądź nieruchomy (zwany wtedy podstawą), niepodzielny w aspekcie funkcji, jaką spełnia w układzie kinematycznym. Relacje, zwane więzami, ograniczają swobodę ciała odbierając jeden lub kilka, z sześciu możliwych, stopni swobody ciała znajdującego się w przestrzeni. Można je podzielić na więzy geometryczne oraz więzy kinematyczne. Więzy geometryczne są to więzy narzucone przez idealnie sztywne człony, które nie dopuszczają żadnych przemieszczeń względnych na kierunkach odebranych stopni swobody. Więzy kinematyczne są to więzy, które również ograniczają położenie bryły w przestrzeni, lecz zależą od jej prędkości. Tego typu więzy występują przy połączeniach ruchowych członów odkształcalnych. Ogólnie więzy można również podzielić na trzy grupy :

  • podpory ruchome (np. podparcie w łożysku ruchomym); są to podpory, w których reakcja jest zaczepiona zawsze w punkcie styczności ciała z podporą, a jej kierunek jest zawsze prostopadły do powierzchni podpierającej.
  • podpory stałe (np. przegub walcowy); relacja tego typu uniemożliwia przesunięcie się ciała, ale pozwala na obrót ciała wokół punktu podparcia. Reakcja w podporze stałej składa się z dwóch składowych, które zaczepione są w punkcie styczności ciała z podporą. Wynika to z tego, że kierunek reakcji nie jest prostopadły do powierzchni ciała podpierającego.
  • więzy wiotkie (np. lina); kierunek reakcji w więzach wiotkich zawsze pokrywa się z osią tych więzów.

Wykonanie animacji w programie NX7.5 rozpoczęto od utworzenia mechanizmu (wczytania) w module Modeling, a następnie wprowadzenie go do modułu Motion Simulation. Okno (rys. 1) składa się z obszaru roboczego (1) oraz specjalistycznych pasków narzędzi Motion, Animation Control, XY Graph oraz, z lewej strony ekranu, pasek Motion Navigator (2).