Совместное использование привязки по ЛСК и сопряжений

В данном разделе рассмотрены рекомендуемые правила совместного использования сопряжений и привязки ЛСК при создании сборок. Привязка деталей по сопряжениям в большинстве случаев должна использоваться совместно с привязкой по ЛСК. Причём, приоритетным следует считать традиционный способ – привязку фрагментов при помощи систем координат. У этого способа есть ряд преимуществ перед сопряжениями.

Во-первых, некоторые типы геометрических связей, в том числе наиболее часто используемые (одноосевой шарнир), могут быть решены одной ЛСК, а для связи при помощи сопряжений может потребоваться создание связки, например, из двух или более сопряжений. В частности, одноосевой шарнир создаётся двумя сопряжениями (соосность + совпадение торцевых граней) или только одной ЛСК (разрешен поворот вокруг одной оси). Из этого главного преимущества вытекают следующие:

●В целом, система работает быстрее (сокращается длина цепочек сопряжений, меньше погрешность вычислений, проще расчёт).

●Формируется более простая структура модели, за счет того, что не создается лишних элементов (сопряжений).

●Обеспечивается большая устойчивость к топологическим изменениям модели (за счет минимального использования топологических элементов тел).

Когда же оправдано использование сопряжений? Для ответа на этот вопрос рассмотрим процесс проектирования сборки. С точки зрения интересующего нас вопроса, как правило, перед конструктором могут стоять 2 задачи.

 

Задача 1: создание сборочной модели без возможности «движения» механизма. Пользователь заранее знает, что он проектирует, что его модель после завершения сборки не должна будет двигаться, это ему не нужно. К примеру, если мы проектируем телевизор или дом, то вряд ли понадобится «оживлять» их в динамическом режиме.

Когда перед пользователем стоит подобная задача, то при наполнении сборки деталями решается один основной вопрос – как правильно расположить деталь на сборке. Наиболее эффективное решение даёт «традиционный» способ – вставка 3D фрагментов с использованием ЛСК. В дополнение к общим преимуществам этого метода, от пользователя потребуется меньшее количество действий. Механизм вставки 3D фрагмента требует меньше времени за счет того, что нужно определить меньшее количество элементов:

1. Исходную ЛСК (выбор может выполняться автоматически).

2. Место привязки (выбор целевой ЛСК или геометрии для её создания осуществляется в 3D окне).

В то же время каждое новое сопряжение потребовало бы определения геометрических данных для двух компонентов, а для точного расположения компонента, как правило, нужно создать несколько сопряжений.

               

Прибегать к использованию сопряжений следует:

●в сложных случаях геометрического взаимодействия;

●когда требуется расположить на сборке деталь, которая имеет контакт с другими деталями в нескольких местах.

 

Задача 2: построение сборки с возможностью «оживления» спроектированного механизма в команде перемещения сопряженных элементов. В таком случае все части собранного механизма должны правильно взаимодействовать друг с другом. Для всех подвижных частей должны быть обязательно описаны необходимые условия для расчёта системы сопряжений при движении механизма.

В данной ситуации рекомендуется придерживаться правил, приведенных ниже:

●Для деталей, которые не должны изменять своего положения относительно элементов, к которым привязаны, рекомендуется использовать ЛСК без степеней свободы. К примеру, гайка, надетая на болт, всегда должна следовать за болтом и не должна иметь перемещений относительно болта.

●Для деталей, изменяющих взаимное положение, в первую очередь нужно использовать ЛСК со степенями свободы. Это даст выигрыш по всем основным преимуществам (см. выше).

Сопряжения используются при привязке деталей в следующих случаях:

●Для деталей, имеющих сложные геометрические взаимодействия.

Пример сложного взаимодействия (винтовой поверхности и толкателя)

 

●Для деталей, имеющих более одного контакта с несколькими подвижными соседними деталями.

●Для замыкания цепочек сопряжений. При этом каждая цепочка может быть создана с использованием ЛСК со степенями свободы.

       

●Для задания различных ограничений, например, на взаимное проникновение деталей. В качестве примера можно рассмотреть гидроцилиндр, где задано ограничение в виде условия «расстояние=0» (см.  «Типы сопряжений»)

 

Обработка возможных ошибочных ситуаций при работе с сопряжениями

На разных этапах работы с моделью могут возникать ошибки в сопряжениях. Система не всегда может выдать подробную причину их возникновения, поэтому мы приведем здесь наиболее типичные ошибочные ситуации и основные приёмы их исправления. Все ошибочные ситуации можно поделить на два типа – ошибки, возникающие при создании сопряжений, и ошибки, возникающие в сопряжениях при пересчёте модели.

Проблемы, возникающие во время создания сопряжений, могут иметь в своей основе две причины. Во-первых, решение сопряжения может быть не найдено, потому что его вообще не существует. Например, это может произойти, когда ранее установленные геометрические связи в модели таковы, что система не может переместить выбранные компоненты для обеспечения новых условий. В таком случае нужно проверить модель. Возможно, в каком-то месте присутствуют избыточные, ненужные связи. Если причина в этом, то можно попробовать освободить некоторые компоненты системы или ослабить лишние геометрические связи. Этого зачастую можно добиться, если погасить (а в последствии удалить) определённое «мешающее» сопряжение или  разрешить дополнительную степень свободы в параметрах соответствующего 3D фрагмента. Во-вторых, может оказаться, что теоретически решение есть, но система его не смогла найти. Причин может быть несколько – либо установлено недостаточное предельное время расчёта, либо при текущем положении компонентов модели система не может его обнаружить. В таких случаях можно принять комплексные меры, помогающие системе в поиске решения. В первую очередь, можно установить большее предельное время расчёта, чтобы система могла провести больше вычислений. Также перед созданием нового сопряжения следует вручную подвести компоненты механизма к предполагаемой области решения (при помощи команды перемещения сопряжённых элементов). Это поможет системе найти нужное решение в сложных случаях.

Отдельно следует рассмотреть другую причину, по которой может возникнуть неудача – когда пользователь пытается задать такие связи, которые приводят к возникновению рекурсии (зависимости от самого себя). Например, два компонента вначале были привязаны по ЛСК. Затем пользователь дополнительно хочет наложить еще одно сопряжение между двумя компонентами. При этом ось ЛСК одного компонента сориентирована по геометрии второго компонента. Перемещение второго компонента приводит к изменению положения первого компонента. Выполнение условий сопряжения требует перемещения обоих компонентов. В такой ситуации-рекурсии система никогда не сможет найти решение. Для выхода из тупика нужно устранить причину рекурсии – в данном случае, переопределить ЛСК первого компонента, чтобы она не зависела от второго компонента.

Ошибки могут возникать на изначально корректной модели после процедуры регенерации. Сопряжения рассчитываются по группам (цепочкам). При возникновении ошибки в группе каждое сопряжение из этой группы помечается в дереве модели красными крестами. Причины, по которым могут возникнуть ошибки регенерации, могут быть двух видов. Может случиться так, что модель претерпела такие изменения, при которых решение всех условий стало невозможным или нарушилась связь сопряжений с геометрией компонентов (к примеру, исчез топологический элемент, используемый в сопряжении). В этом случае восстановление сопряжений возможно при условии восстановления родительских элементов. В противном случае потребуется переопределить сопряжение.

Другой случай – модель корректна, но система не смогла найти нужное решение. Такое может произойти, например, из-за того, что не хватило разрешенного предельного времени вычисления. Другая причина – модель попала в тупиковую ситуацию, из которой система не может найти выхода. В этом случае можно попробовать сначала погасить все ошибочные сопряжения, а затем по одному заново подключать их к модели. Одновременно с этим можно двигать компоненты, чтобы помочь системе найти решение. Также в этом случае будет полезно увеличить предельное время вычислений (с помощью флажка “Сопряжения|Время” на закладке “3D” диалога команды ST: Параметры документа).

 

Смотри: Создание сборки из 3D фрагментов