Gradi di libertà
Comprendere il significato dei gradi di libertà è fondamentale per selezionare i vincoli appropriati per definire la capacità di spostamento di un meccanismo. Il numero di gradi di libertà corrisponde al numero di parametri indipendenti necessari per specificare la posizione o il movimento di ciascun corpo rigido nel sistema.
Un insieme di vincoli predefinito definisce una connessione tra due corpi rigidi. I vincoli dell'insieme fungono da restrizioni del movimento reciproco dei corpi rigidi, riducendo i possibili gradi di libertà totali del sistema.
Un corpo rigido completamente non vincolato dispone di sei gradi di libertà, tre di traslazione e tre di rotazione. Ogni vincolo limita il movimento in un modo specifico. Ad esempio, se applicate una connessione perno (che consente solo il movimento rotazionale intorno a un asse) a un corpo rigido, i gradi di libertà del corpo rigido vengono ridotti da sei a uno.
Prima di selezionare un insieme di vincoli predefinito da applicare al modello, dovete sapere quale tipo di movimento limitare per il corpo rigido e quale tipo di movimento consentire.
Connessioni generali e 6DOF
Utilizzate una connessione generale per rappresentare una connessione che ha lo stesso grado di libertà che desiderate definire per un componente specifico. Esistono connessioni generali che hanno lo stesso numero di gradi di libertà di altre connessioni, ad esempio una sfera, un cilindro o una connessione perno). Dopo avere creato una connessione generale, viene visualizzata sul modello come sistema di coordinate. Il relativo grado di libertà viene visualizzato sotto forma di frecce di traslazione e rotazione.
Potete utilizzare un vincolo 6DOF per indicare una connessione con tre assi di moto rotazionale e tre assi di moto traslazionale. Il movimento reciproco dei componenti del modello non cambia perché non viene applicato alcun vincolo. La connessione 6DOF può essere riutilizzata per applicare i servomotori o per modellare un tipo specifico di connessione.
Il numero di gradi di libertà di rotazione in una connessione 6DOF o una connessione di blocco del cardano può essere ridotto di uno quando la connessione è in uno stato di cardano. In questo caso anche il grado di libertà totale diminuirebbe di uno.
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Gradi di libertà totali
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Asse di rotazione
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Asse di traslazione (Translation Axis)
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Tipo di connessione
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Vincoli associati al grado di libertà specifico
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0
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0
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0
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Saldatura (Weld) - Consente di incollare due corpi rigidi.
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0
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0
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0
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Rigido (Rigid) - Consente di incollare due parti modificando la definizione del corpo rigido sottostante. Le parti vincolate da una connessione rigida costituiscono un corpo rigido unico.
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1
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0
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1
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Corsoio (Slider) - Consente di eseguire la traslazione lungo un asse.
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Piano - Coincidente con il piano
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1
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1
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0
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Pin - Consente di eseguire la rotazione intorno a un asse.
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2
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2
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0
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Generale
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Punto - Allinea un punto che si trova su uno spigolo.
Spigolo sul piano.
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2
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1
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1
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Cilindro (Cylinder) - Consente di eseguire la traslazione lungo e la rotazione intorno a uno specifico asse.
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Punto su linea
Piano - Orienta il piano
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2
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0
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2
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Generale
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Spigolo su un piano se il piano non è né perpendicolare né parallelo allo spigolo
Piano - Orienta il piano
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3
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3
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0
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Sfera (Ball) - Consente di eseguire la rotazione in qualsiasi direzione.
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Punto - Allinea il punto
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3
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2
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1
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Generale
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Bordo su piano
Punto su linea (la linea e il bordo devono essere allineati)
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3
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1
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2
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Planare (Planar) - I corpi rigidi connessi da un vincolo planare eseguono spostamenti reciproci in un piano. La rotazione avviene attorno a un asse perpendicolare al piano.
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Piano - Coincidente/parallelo con il piano
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3
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0
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3
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Generale
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Piano - Orienta il piano
Piano – Orienta il piano (non parallelo al primo insieme di piani)
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4
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3
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1
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Cuscinetto (Bearing) - Combina una connessione sferica e una connessione scorrevole.
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Punto su spigolo
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4
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2
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2
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Generale
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Bordo su piano
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4
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1
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3
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Generale
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Piano - Orienta il piano
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4
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3
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1
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Guida (Slot)
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Punto su una traiettoria non diritta
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3
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3
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0
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Cardano (Gimbal) - Consente di allineare i centri di due SISCOO (vedete più avanti).
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Punto a punto
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5
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3
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2
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Generale (vedete più avanti).
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Punto su piano
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6
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3
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3
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6DOF - Consente di eseguire la rotazione e la traslazione in qualsiasi direzione (vedete più avanti).
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Oltre ai vincoli dell'insieme di connessione, dovete considerare i vincoli imposti dai servomotori che applicate al modello. I servomotori sono spostamenti forzati, velocità e accelerazioni che rimuovono i gradi di libertà.
Prestate attenzione ad applicare solo gli insiemi di connessione predefiniti per limitare il movimento del meccanismo. Se sovravincolate il meccanismo, vengono create delle ridondanze, che possono generare risultati inesatti nelle analisi dinamiche.
Per ulteriori informazioni sul posizionamento dei componenti e sugli insiemi di vincoli, consultate l'area dell'Help Center relativa agli assiemi.
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