Сведения о степенях свободы
Понимание значения степеней свободы является критически важным для выбора соответствующих ограничений, определяющих способность механизма к движению. Количество степеней свободы представляет собой количество независимых параметров, требуемых для задания положения или движения каждого жесткого тела системы.
Соединение двух жестких тел определяется предопределенным набором ограничений. Ограничения в наборе действуют как ограничения движения жестких тел относительно друг друга, уменьшая этим общее количество возможных степеней свободы системы.
Полностью незакрепленное жесткое тело обладает шестью степенями свободы: тремя поступательными и тремя вращательными. Каждое из ограничений ограничивает перемещение по-своему. Например, если к жесткому телу применяется штифтовое соединение (позволяющее осуществлять только вращательное перемещение вокруг оси), количество степеней свободы этого жесткого тела уменьшается с шести до одной.
Прежде чем выбрать предопределенный набор ограничений для модели, нужно знать, какой тип перемещения жесткого тела требуется ограничить, а какой разрешить.
Общее соединение и соединение 6DOF
Общее соединение используется, чтобы представить соединение, имеющее столько же степеней свободы, сколько нужно задать для определенного компонента. Существуют общие соединения с таким же количеством степеней свободы, как у других соединений (например, шаровое, цилиндрическое или штифтовое соединение). После создания общее соединение появляется на модели в виде системы координат. Его степени свободы отображаются как поступательные и вращательные стрелки.
Ограничение 6DOF можно использовать для обозначения соединения, имеющего три оси вращения и три оси поступательного движения. Движение компонентов модели друг относительно друга не изменяется, так как фактически никакие ограничения не применяются. Соединение 6DOF можно использовать повторно, чтобы применить сервоприводы или смоделировать определенный тип соединения.
Количество вращательных степеней свободы в соединении 6DOF или соединении замка кардана может быть сокращено на одну, если соединение находится в состоянии кардана. В этом случае общее количество степеней свободы также может быть уменьшено на одну.
|
Общее количество степеней свободы
|
Ось вращения
|
Ось сдвига
|
Тип соединения
|
Ограничения, связанные с определенной степенью свободы
|
|---|---|---|---|---|
|
0
|
0
|
0
|
Сварной шов (Weld) - склеивание двух жестких тел вместе.
|
|
|
0
|
0
|
0
|
Жесткое (Rigid) - склеивание двух деталей с изменением определения нижнего жесткого тела. Детали, закрепленные с помощью жесткого соединения, составляют единое жесткое тело.
|
|
|
1
|
0
|
1
|
Ползун (Slider): поступательное перемещение вдоль оси.
|
Совпадение плоскость-плоскость
|
|
1
|
1
|
0
|
Штифт (Pin): вращение вокруг оси.
|
|
|
2
|
2
|
0
|
Общее (General)
|
Выравнивание точка-точка, если точка находится на кромке.
Кромка на плоскости.
|
|
2
|
1
|
1
|
Цилиндр (Cylinder): перемещение вдоль и вращение вокруг заданной оси.
|
Точка на линии
Ориентация плоскость-плоскость
|
|
2
|
0
|
2
|
Общее (General)
|
Кромка на плоскости при условии, что плоскость не перпендикулярна и не параллельна кромке
Ориентация плоскость-плоскость
|
|
3
|
3
|
0
|
Шар (Ball): вращение в любом направлении.
|
Выравнивание точка-точка
|
|
3
|
2
|
1
|
Общее (General)
|
Кромка на плоскости
Точка на линии (линию и кромку необходимо выровнять)
|
|
3
|
1
|
2
|
Плоское (Planar) - жесткие тела, соединенные плоским ограничением, двигаются в плоскости относительно друг друга. Вращение происходит вокруг оси, перпендикулярной плоскости.
|
Совпадение/параллельность плоскость-плоскость
|
|
3
|
0
|
3
|
Общее (General)
|
Ориентация плоскость-плоскость
Ориентация плоскость-плоскость (не параллельно первому набору плоскостей)
|
|
4
|
3
|
1
|
Подшипник (Bearing): комбинация сферического и ползункового соединений.
|
Точка на кромке
|
|
4
|
2
|
2
|
Общее (General)
|
Кромка на плоскости
|
|
4
|
1
|
3
|
Общее (General)
|
Ориентация плоскость-плоскость
|
|
4
|
3
|
1
|
Паз (Slot)
|
Точка на непрямой траектории
|
|
3
|
3
|
0
|
Кардан (Gimbal): выравнивание центров двух систем координат (см. ниже).
|
Точка к точке
|
|
5
|
3
|
2
|
Общее (General) (см. ниже).
|
Точка на плоскости
|
|
6
|
3
|
3
|
6DOF: вращение и поступательное перемещение в любом направлении (см. ниже).
|
 |
Помимо ограничений набора соединений, следует учитывать ограничения, которые накладываются сервоприводами, применяемыми к модели. Сервоприводы привносят смещение, скорость и ускорение, которые сокращают число степеней свободы.
Нужно внимательно следить за тем, чтобы использовать ровно столько предопределенных наборов ограничений, сколько нужно для ограничения движения механизма. Если перезакрепить механизм, то появятся избыточные закрепления, которые могут понизить точность реакции в динамическом анализе.
Более подробную информацию о размещении компонента и наборах ограничений можно найти в области сборки в справочном центре.
|