2016/11/22

動力學模擬座標系

在進行最基本的零件設計時,
瀏覽器中可以看到一個“原點”,
展開後可看到有三個平面、三個軸與一個原點,
預設是不顯示的,
如果將其顯示出來,搭配系統的XYZ(紅藍綠箭頭)就可以看到熟悉的直角座標基準平面、軸、點的位置,
這是屬於零件中的最基本參考座標。
同樣在組合環境中中也會有一個基本的座標系統,
相對各別零件座標系統屬於組合中的整體座標系統(global)。
以上是進行設計時會用到的座標系統,
因為習慣上出圖時會另外標註基準邊,
多數時候是可以不用管這些座標系統的,
當然最好養成習慣在設計時就會直接拿這些座標系統基準來用,
將幾何的參考基準直接設在零件座標系統基準上。

那這跟動力學模擬有什麼關係?

在動力學模擬中主要處理的是自由度的設定與計算,
看的是自由度的計算結果數值;
這些都是在描述移動元件自由度的參考座標系統原點與相對不動的參考座標系統的隨時間變化關係,
所以必需要瞭解自由度的座標系統定義才能進行設定與解讀計算結果,
否則會很難進行設定與看懂計算結果。

舉例來說,推車在房間中移動,要描述推車的動態可以先設定房間的一個基準參考點,並指定XYZ的方向,另外再設定推車正中央為推車的座標原點,長邊為X軸方向,這樣就可以用描述推車座標在房間座標的狀況來表示推車在房間中的位置跟推車的方向。

假設推車在房間的(100,100,0)位置往(200,100,0)位置移動,長邊方向從指向房間的X方向轉到Y方向,四輪平貼房間地面,類似的描述再加上時間就可以描述運動狀態,再加上重力加速度值跟推車質量與時間就可以描述推車對房間原點的作用力與作用力矩變動狀況。

因此兩個元件之間的自由度需要一個不動的參考座標系統作為參考點,一個移動元件上的座標系統用來描述與不動參考座標系統的相對位置與本身的方向(姿勢)。

動力學模擬如何指定這兩個座標系統?
自動指定:
當切換使用環境從組合到動力學模擬時,程式會自動判斷約束條件決定應該保留的自由度,接下來會根據約束條件所指定的幾何放置參考原點,但是這個部分的程式邏輯規則不明,因此經常會出現動件跟不動件相反,座標原點位置與方向不如預期,必須要手動編輯修正調整。

手動指定:
如果將自動轉換功能關閉,使用者可以自行指定自由度與參考座標軸的幾何位置,但是如果元件數量多的話,這個設定工作會變成很龐大。

從2014版開始,組合設計的約束條件之外多了一個接頭條件可以用來限制元件的位置與指定留下的自由度,可以自動在進入動力學模擬時將接頭條件帶進動力學模擬,就比較沒有轉換錯誤的問題。

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