2017/3/5

編輯標準接頭

Inventor動力學模擬中的接頭有好幾種,
包括標準接頭 (Standard joints)、滾動接頭 (Rolling joints)、滑動接頭 (Sliding joints)、接觸接頭 (Contact joint)、力接頭 (Force joints)等:
標準接頭,()內為英文名跟自由度數量:
旋轉( Revolution, 1R )、柱狀( Prismatic, 1T )、圓柱( Cylindrical, 1T+1R )
球形( Spherical, 3R )、平面( Planar, 2T+1R )、點-直線( Point-line, 1T+3R )
直線-平面( Line-plane, 2T+2R )、點-平面( Point-plane, 2T+3R )、空間( Spatial, 3T+3R )
熔接 (Welding, 0)
滾動接頭,() 內為英文名:
平面上的圓柱 (Cylinder on plane)、圓柱上的圓柱 (Cylinder on cylinder)、圓柱中的圓柱 (Cylinder in cylinder)
圓柱曲線 (Cylinder curve)、皮帶 (Belt)、平面上的圓錐 (Cone on plane)
圓錐上的圓錐 (Cone on cone)、圓錐中的圓錐 (Cone in cone)、螺釘 (Screw)
蝸輪 (Worm gear)
滑動接頭,() 內為英文名:
平面上的圓柱 (Cylinder on plane)、圓柱上的圓柱 (Cylinder on cylinder)、圓柱中的圓柱 (Cylinder in cylinder)
圓柱曲線 (Cylinder curve)、點曲線(Point curve)
接觸接頭,() 內為英文名:
2D 接觸 (2D Contact)
力接頭,() 內為英文名:
彈簧/阻尼器/千斤頂 (Spring/Damper/Jack)、3D 接觸 (3D Contact)
其中只有標準接頭是含自由度基本性質,
其他的接頭是自由度耦合設定或力量作用關係設定,後面會另外介紹。

前面有提過,不同的標準接頭(十種,不含熔接)中會有1~6個自由度:
例:空間 (Spatial) 具有六個自由度
每個自由度有初始條件、內部作用力跟強制運動三種性質可以設定,
其中都有一個很基本的重要性質要注意,
就是座標系統的原點跟座標軸方向。
藍色為不動的參考座標、綠色為移動的參考座標
一個箭頭表示 X 軸向、兩個箭頭為 Y 軸向、三個箭頭為 Z 軸向
在進行組合設計時,
元件相對位置關係會使用約束條件進行約束,
當元件未完全約束時就會留下自由度;
但是自由度座標的方向性、原點與不動參考件是交由軟體自動作計算完成,
有時不免會發生與實務慣用的原點位置與方向不同,
雖然不影響計算,
但是在設定跟計算結果都要作不同的換算、解讀,
對使用者來說是一種困擾。
軟體自動計算的座標系統原點與方向
所以Inventor有支援編輯標準接頭的座標原點與方向,
如此一來在設定與輸出上的數據資料會比較容易理解跟進行解讀比較。
滑鼠右鍵點選接頭,選擇"編輯"即可進入接頭編輯對視窗
標準接頭 - 柱狀接頭編輯對話視窗
在"動力學模擬設定"中如果勾選"自動將約束轉換至標準接合":
"模擬設定"對話視窗
此時接頭編輯對話視窗中的"元件"是不能改變的,如上圖。

一般來說,對元件略多的組合,而且組合約束關係大致正常時,
通常會將"自動將約束轉換至標準接合"勾選打勾,
以減少設定接頭所需要的時間,
所以對話視窗中的"元件1"跟"元件2"通常是不能改的。

在編輯標準接頭對話視窗中能作的設定大概有五個:
1. 變更"元件1"的座標原點參考幾何
2. 變更"元件2"的座標原點參考幾何
3. 變更X軸的參考方向的參考幾何
4. 翻轉X軸向的方向
5. 翻轉Z軸的方向

如果將"動力學模擬設定"中的"自動將約束轉換至標準接合"勾選取消,
"元件"才能進行選擇,如下圖示:
柱狀接頭編輯對話視窗中的元件在模擬設定取消"自動將約束..."選項後可以修改

自動轉換約束設定啟用時,標準接頭可以編輯的項目

但是關閉自動轉換約束,
使用者必須手動插入接頭,
此時對話視窗必需選擇接頭型式、定義座標原點位置、方向等,
當需要設定的數量多時會很花時間。

基本上因為後來的版本自動轉換計算改善很多,強烈建議勾選"自動將約束轉換至標準接合"會比較輕鬆,
後續的編輯與設定會比較簡單容易。

另外在編輯自由度性質前要注意,
標準接頭相關自由度的座標原點與方向應該要先進行,
才不會發生數值設定錯誤需要重設一次。

另外一個編輯標準接頭經常碰到的問題是幾何選取,
尤其是碰上多零件組成的“熔接元件”,
軟體的自動計算會受到多個零件各別的影響而變得很複雜,
造成有時慣用的幾何參考面不能選,
這時候自訂工作面就會派上用場。

運氣好的話,有可能不需要編輯標準接頭的座標季可以進行;
是否需要編輯標準接頭的原則可以參考如下:
1. 觀察元件1&2的原點位置是否正確或可以接受?如果可以就不用動。
2. Z軸(3個箭頭)的方向是否正確?例如軸的正向與機構的前進方向是否一致?或者是轉動方向是否為定義的正向旋轉?如果是就不用動,如果不是,可以點擊翻轉軸向按鈕。
通常只要這兩個要項OK就可以了。

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