Politechnika Warszawska Wydział Mechatroniki Instytut Automatyki i Robotyki. Ćwiczenie laboratoryjne 1

Transkrypt

1 Politechnika Warszawska Wydział Mechatroniki Instytut Automatyki i Robotyki Ćwiczenie laboratoryjne 1 Temat: Modelowanie krzywych 2D i 3D przy użyciu programu Autodesk Inventor 2009

2 Spis treści 1. Wprowadzenie O programie Uruchomienie Opis interfejsu programu Autodesk Inventor Opis podstawowych funkcji 2D Podstawowe krzywe i funkcje Zapewnienie ciągłości zerowego, pierwszego i drugiego stopnia Wykonanie ćwiczenia elementu w 2D i 3D... 16

3 1. Wprowadzenie 1.1.O programie Autodesk Inventor to oprogramowanie, które łączy w sobie intuicyjne środowisko projektowania 3D przeznaczone do tworzenia części i zespołów oraz narzędzia projektowania funkcjonalnego, pozwalające inżynierom na skoncentrowanie się na funkcji projektu w celu zautomatyzowanego tworzenia inteligentnych komponentów takich jak konstrukcje ramowe z kształtowników, mechanizmy, przebiegi orurowania czy wiązek kabli elektrycznych. { 1.2.Uruchomienie Podczas uruchomienia nowego projektu stajemy przed wyborem spośród bardzo wielu możliwości jakie oferuje nam to środowisko. Przy projektowaniu części (jeden element) należy wybrać szablony z rozszerzeniem *.ipt. Najbardziej oczywiste wydaje się również wybranie jednostek w milimetrach. Takie ustawienia oferuje nam szablon Standard.ipt Program uruchomi się od razu w trybie szkicowania, jak na rysunku poniżej: 3

4 Aby wszystko było wyraźniej widoczne w poniższej instrukcji zmienimy kolor tła w programie. Żeby tego dokonać należy wejść w menu Narzędzia -> Opcje Aplikacji, a następnie zmienić schemat koloru na Prezentacja. 4

5 1.3.Opis interfejsu programu Autodesk Inventor 2009 Żeby szybko i sprawnie korzystać z programu Inventor należy dobrze zapoznać się z interfejsem. Jest on dość przyjazny dla użytkownika. W pasku menu (na górze) znajdują się rzadziej używane polecenia. Zawartość paska oraz poszczególnych menu zmienia się w zależności od tego, w jakim trybie pracy jesteśmy. Część z poleceń pokrywa się z poleceniami dostępnymi pod prawym przyciskiem myszy. Poniżej paska menu znajduje się pasek standard. Widzimy w nim dobrze znane funkcje takie jak zapisz, nowy dokument, otwórz itp. Znajdują się tam również funkcję związane z kamerą, takie jak przybliż, obrót, przesuń, oraz narzędzia do ustawiania trybu renderowania, perspektywy i cienia. Na samym dole interfejsu znajduje się linia komunikatów. Wyświetlane są w niej instrukcje do wykonania oraz inne informacje związane z aktualnie wykonywaną czynnością. W prawej części linii komunikatów znajduje się zestaw wskaźników informujących o liczbie wykorzystanych komponentów oraz wielkości wykorzystania pamięci. Po lewej stronie pierwszy panel od góry to panel narzędzi. Zawiera on wszystkie główne narzędzie potrzebne do pracy w aktualnym trybie pracy programu. Drugi panel od góry to przeglądarka struktury. Może zawierać strukturę danych modelu, prezentacji lub rysunku. Z poziomu przeglądarki możemy uruchomić większość powszechnie używanych poleceń tworzenia i edycji. 5

6 Ciekawym i bardzo użytecznym narzędziem jest znajdujące się w prawym górnym rogu narzędzie do obracania widoku ViewCube. Jest dużo bardziej intuicyjne, niż narzędzia do obracania w pasku standard. Autodesk Inventor pozwala na wykorzystywanie skrótów klawiszowych do najczęściej używanych poleceń. Skróty te są zdefiniowane, a ich oznaczenia znajdują się obok nazwy polecenia. 6

7 2. Opis podstawowych funkcji 2D 2.1.Podstawowe krzywe i funkcje a) Linia, Splajn Linia tworzymy przez wyznaczenie dwóch punktów, które chcemy połączyć. Narzędzie będzie automatycznie kontynuować rysowanie nowej linii od punktu końcowego poprzedniej. Splajn - są to krzywe, które mają ciągłość drugiego stopnia i przechodzą przez punkty kontrolne. W programie wyznacza się je przez podanie pierwszego punktu, punktów kontrolnych i punktu końcowego. Poniżej przedstawiony jest przykład użycia obu krzywych. Inventor pomaga narysować linię prostopadłą i równoległą wyświetlając znaczniki prostopadłości i równoległości tak jak na rysunkach poniżej. b) Okrąg Mamy trzy możliwości konstruowania okręgów: Okrąg ze środka najbardziej podstawowa konstrukcja. Na szkicu zaznaczamy środek okręgu oraz punkt na obwodzie. Dopiero po tych operacjach jesteśmy w stanie dokładniej zmienić wartość średnicy. Aby tego dokonać, należy dodać wymiar ogólny, a następnie kliknąć na okrąg. Poprzez edycję tego wymiaru możemy zmienić wielkość okręgu. 7

8 Elipsa zaznaczamy środek elipsy, pierwszy punkt osi i punkt na elipsie. Kształt elipsy można zmienić przez edycję dwóch promieni. Okrąg styczny wyznaczamy okrąg styczny do trzech dowolnych prostych. Przy modyfikacji wymiaru okręgu zmienia się również rozstawienie prostych. c) Łuk Mamy kilka możliwości narysowania łuku. Najprostsza z nich wymaga wyznaczenia dwóch punktów skrajnych, oraz trzeciego punktu w celu wyznaczenia krzywizny łuku. Przykład zastosowania zostanie zademonstrowany poniżej. d) Wiązania Ważnym elementem projektowania są wiązania. Ich zastosowanie zostanie pokazane na dwóch przykładach poniżej. 8

9 Przykład: Stosując pokazane wcześniej funkcje należy wykonać poniższy rysunek. Teraz należy wybrać opcję rysowania łuku z trzech punktów. Aby precyzyjnie połączyć linie poziome należy zaznaczyć ich zakończenia. Najpierw zaznaczamy punkt początkowy, potem punkt końcowy łuku, a na koniec środek okręgu, którego wycinkiem jest rysowany łuk. Rysujemy dwa takie łuki Teraz narzucamy na nasz rysunek wiązania. Zaczynamy od współliniowości, którą narzucamy dla linii 1 i 2, oraz dla 3 i 4. 9

10 Następnie dodajemy wiązanie koncentryczne dla środków łuków. Na koniec wyrównujemy odcinki 1 i 2. Otrzymujemy gotowy szkic: Przykład: Na poniższym przykładzie zostanie zaprezentowane użycie pozostałych ważnych wiązań. Należy narysować dowolny czworokąt używając funkcji linia, na przykład jak na rysunku obok: Teraz należy wybrać wiązanie prostopadłe i zaznaczyć dwa stykające się boki. Wybrać wiązanie równoległe i zaznaczyć dwa niestykające się boki. 10

11 Po wykonaniu tych dwóch operacji uzyskaliśmy trapez. Wykorzystujemy jeszcze jedną z dwóch używanych wcześniej opcji do narzucenia ostatniego wiązania tak, aby uzyskać prostokąt Jeżeli chcemy, żeby uzyskany prostokąt był poziomy należy wybrać wiązanie poziome i zaznaczyć jeden z boków. e) Zaokrągl, fazuj Wykorzystując funkcji zaokrągl możemy zaokrąglić rogi prostokąta. To samo z funkcją fazuj. Wartość promienia zaokrąglenia oraz faz możemy zmienić w czasie ich tworzenia. 11

12 f) Lustro Należy zaznaczyć geometrię, którą chcemy odbić i oś, względem której geometria ma zostać odbita. Na przykładzie poniżej zostały pokazane od razu dwa odbicia względem dwóch osi. g) Rzutowanie Wykorzystujemy ją do rzutowania elementów występujących na innych szkicach, bądź też osi na szkic. h) Szyk kołowy Żeby wykonać szyk kołowy należy zrzutować np. oś prostopadłą do szkicu (u nas jest to oś z), zaznaczyć wybraną geometrią a następnie oś szyku. Możemy zadeklarować ilość elementów w szyku oraz kąt łuku. Można również określić kierunek rozmieszczenia elementów. 12

13 i) Szyk prostokątny Żeby wykonać szyk prostokątny należy zaznaczyć wybraną geometrię, a następnie zdefiniować dwa kierunki dla szyku. Można zmieniać odstęp między elementami oraz ich ilość. 13

14 2.2.Zapewnienie ciągłości zerowego, pierwszego i drugiego stopnia Definicja krzywych pierwszego i drugiego rodzaju Co Krzywa powstaje w wyniku połączenia końców segmentów Ciągłość na łączeniu o C1 styczna (prędkość zachowana) o C2 jeśli druga pochodna ciągła (przyspieszenie zachowane) a) Edycja węzła Należy kliknąć prawym przyciskiem myszy na węzeł i z menu wybrać funkcję węzeł splajnu Możemy modyfikować styczną do splajnu w węźle oraz krzywiznę 14

15 Poprzez obrót prostej stycznej do splajnu ( Uchwyt ) modyfikujemy nachylenie krzywej w punkcie. Jeżeli odsuniemy koniec odcinka od punktu kontrolnego możemy spłaszczyć nasz splajn. Łuk na rysunku powyżej odpowiada za krzywiznę splajnu w punkcie. Najlepiej da się to zrozumieć poprzez eksperymentowanie na tych dwóch uchwytach. b) Połączenie splajnu z inną krzywą (zapewnienie ciągłości drugiego stopnia) Wykonujemy połączenie splajnu z inną krzywą w węźle końcowym splajnu. Jeżeli chcemy, żeby spełniał on ciągłość drugiego stopnia wybieramy wiązanie gładkie (G2) i zaznaczamy obie krzywe. 15

16 3. Wykonanie ćwiczenia elementu w 2D i 3D Otwieramy nowy projekt. Rzutujemy osie x i y na szkic. Rysujemy dowolny okrąg na osi x w odległości 100 mm od osi y. Rysujemy dwa łuki, które rozpoczynają się na okręgu, kończą na osi y, a środek okręgu znajduje się na osi y. Początek łuku wykonujemy tak, żeby przejście między okręgiem a łukiem było możliwie gładkie. Chcemy stworzyć figurę o kształcie zbliżonym do fasolki. Wycinamy teraz zbędną część okręgu (funkcja wytnij) 16

17 Wydaję się, że otrzymana figura spełnia kryterium ciągłości 1-stopnia. Dla pewności wykorzystujemy funkcję wiązanie styczne do obu połączeń między krzywymi Teraz wybieramy funkcję lustro, zaznaczamy całą narysowaną do tej pory geometrię i wybieramy oś y jako oś odbicia. Powinniśmy uzyskać rezultat jak na rysunku poniżej: 17

18 Zakończyliśmy pracę na szkicu. Wybieramy z górnego paska funkcję powrót. Żeby figura była przestrzenna, należy użyć funkcji wyciągnięcie,, zaznaczyć cały profil i wyciągnąć geometrię na odległość 75 mm. Otrzymana bryła prezentuje się jak na rysunku poniżej: Żeby wyeksportować plik do formatu IGES należy w menu wybrać plik -> zapisz kopie jako i wybrać rozszerzenie IGES. W opcjach pliku należy wybrać ustawienia tak jak na rysunku poniżej. Umożliwi to później eksportowanie elementu do oprogramowania FANUC. 18

19 Spróbujemy teraz narysować podobną krzywą, ale korzystając tylko z funkcji Splajn. Dzięki temu nasza krzywa będzie miała zapewnioną ciągłość drugiego stopnia. Zaczniemy od zapewnienia odpowiednich wymiarów naszej bryły. Rysujemy 3 linie, dwie w poziomie o wymiarze 100mm od środka układu współrzędnych. Trzecią, pionową także o długości 100mm. Następnie łączymy końce odcinków i punkt nad środkiem układu współrzędnych funkcją Splajn. Po zamknięciu krzywej powinniśmy otrzymać coś podobnego do tego na rysunku poniżej. Podobnie jak w poprzednim przykładzie, wyciągamy figurę na odległość 75 mm. Otrzymujemy bryłę jak na rysunku. Zapisujemy projekt i eksportujemy go do formatu IGES. 19