Grados de libertad
La comprensión del significado de los grados de libertad es muy importante a la hora de seleccionar las restricciones adecuadas para definir la capacidad de un mecanismo para moverse. El número de grados de libertad de movimiento (GDL) representa el número de parámetros independientes que son necesarios para especificar la posición o el movimiento de cada cuerpo rígido del sistema.
Un conjunto de restricciones predefinidas define una conexión entre dos cuerpos rígidos. Las restricciones del conjunto actúan como restricciones del movimiento de los cuerpos rígidos entre sí, de forma que reducen el total de grados de libertad de movimiento posibles del sistema.
Un cuerpo rígido que no tenga ningún tipo de restricción dispone de seis grados de libertad de movimiento; tres de traslación y tres de rotación. Cada restricción limita el movimiento de una forma específica. Por ejemplo, si se solicita una conexión de pin (que permita solo el movimiento de rotación alrededor de un eje) a un cuerpo rígido, los grados de libertad de movimiento de dicho cuerpo se reducirán de seis a uno.
Antes de seleccionar un conjunto de restricciones predefinido para aplicarlo al modelo, es necesario conocer qué tipo de movimiento del cuerpo rígido desea restringir y cuál desea permitir.
Conexiones generales y 6GDL
Utilice una conexión general para representar una conexión que tenga el mismo GDL que desee definir para un componente específico. Existen conexiones generales que tienen el mismo número de GDL que otras conexiones (por ejemplo, una bola, un cilindro o una conexión de pin). Tras crear una conexión general, aparecerá en el modelo como sistema de coordenadas. Los GDL se muestran como flechas de traslación y rotación.
Se puede utilizar una restricción 6GDL para indicar una conexión que tenga tres ejes de rotación y tres de movimiento de traslación. El movimiento de los componentes del modelo relacionados entre sí no cambia, ya que no se aplica ninguna restricción real. La conexión 6GDL se puede volver a utilizar para aplicar motores cinemáticos o para definir un tipo concreto de conexión.
El número de grados de libertad de rotación de una conexión 6GDL o una conexión de bloqueo de cardán se puede reducir en uno si la conexión se encuentra en estado de suspensión de cardán. En este caso el GDL total también disminuiría en uno.
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Grados de libertad totales
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Eje de rotación
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Eje de traslación
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Tipo de conexión
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Restricciones asociadas con GDL específicos
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0
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0
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0
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Soldadura (Weld): permite pegar dos cuerpos rígidos.
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0
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0
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0
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Rígido (Rigid): permite pegar dos piezas a la vez que se cambia la definición del cuerpo rígido subyacente. Las piezas restringidas por una conexión rígida constituyen un único cuerpo rígido.
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1
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0
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1
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Corredera (Slider): permite realizar traslaciones a lo largo de un eje.
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Coincidente plano-plano
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1
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1
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0
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Pin: permite girar alrededor de un eje.
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2
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2
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0
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General
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Alineación de punto a punto si el punto está en una arista.
Arista en el plano.
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2
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1
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1
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Cilindro (Cylinder): permite realizar traslaciones y rotaciones alrededor de un eje específico.
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Punto en línea (Point on Line)
Orientación plano-plano
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2
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0
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2
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General
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Arista en el plano si el plano no es perpendicular ni paralelo a la arista
Orientación plano-plano
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3
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3
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0
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Esfera (Ball): permite girar en cualquier dirección.
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Alineación punto-punto
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3
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2
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1
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General
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Arista en el plano
Un punto en la línea (la línea y la arista se deben alinear)
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3
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1
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2
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Plano (Planar): cuerpos rígidos conectados entre sí mediante un movimiento de restricción plana en un plano. La rotación se efectúa alrededor de un eje perpendicular al plano.
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Coincidente/paralelo plano-plano
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3
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0
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3
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General
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Orientación plano-plano
Orientación plano-plano (no paralelo al primer conjunto de planos)
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4
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3
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1
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Cojinete (Bearing): permite combinar una conexión de bola y una conexión de corredera.
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Punto de la arista
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4
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2
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2
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General
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Arista en el plano
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4
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1
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3
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General
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Orientación plano-plano
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4
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3
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1
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Ranura
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Punto en una trayectoria de la tubería no recta
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3
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3
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0
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Suspensión cardán (Gimbal): permite alinear los centros de dos SCOOR (véase a continuación).
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Punto por punto
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5
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3
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2
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General (véase a continuación).
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Punto en plano
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6
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3
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3
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6GDL (6DOF): permite realizar rotaciones y traslaciones en cualquier dirección (véase a continuación).
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Además de las restricciones del conjunto de conexiones, se deben tener en cuenta las restricciones impuestas por los motores cinemáticos aplicados al modelo. Los motores cinemáticos son desplazamientos, velocidades y aceleraciones que se han aplicado y que quitan grados de libertad.
Es muy importante que solo se aplique el número de conjuntos de restricciones predefinidos que sean necesarios para restringir el movimiento del mecanismo. Si se restringe el mecanismo más de lo debido, se obtendrán redundancias que pueden producir resultados de reacción inexactos en los análisis dinámicos.
Para obtener información detallada sobre la posición del componente y los conjuntos de restricciones, busque en el área Conjunto del centro de ayuda.
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