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2017/3/8

標準接頭

標準接頭總共有10個:旋轉、柱狀、圓柱、球形、平面、點-直線、直線-平面、點-平面、空間、焊接;看起來很多,其實就是不同數量的旋轉與平移自由度組合而已。

要看到全部十個自由度的對話視窗,最簡單的方式就是要先關閉"模擬設定"的"自動將約束轉換至標準接合"選項:

才可以從"插入接頭"對話視窗中看到所有的標準接頭。

如果是勾選"自動將約束轉換至標準接合",從"插入接頭"對話視窗只能看到一個"空間":

而且從瀏覽器進行編輯既有標準接頭的對話視窗與"插入接頭"的對話視窗不同。

以下列出十個標準接合的插入接頭對話視窗,基本概念類似,差異在自由度數量。

旋轉 (Revoltion):
移動元件(黃色)相對不動元件(藍色)具有一個迴轉的自由度,如以下動畫所示:
注意第一個點選的圓周是不動元件的參考座標系統原點
第二個點選的圓周是移動的參考座標系統原點

柱狀 (Prismatic):
移動元件(黃色)相對不動元件(藍色)具有一個平移的自由度,如以下動畫所示:
注意第一個點選的邊緣是不動元件的參考座標系統
第二個點選的邊緣是移動的參考座標系統
圓柱 (Cylinder):
移動元件(黃色)相對不動元件(藍色)具有一個迴轉加一個平移的自由度,如以下動畫所示:
注意第一個點選的軸線是不動元件的參考座標系統
第二個點選的軸線是移動的參考座標系統

球形 (Spherical):
移動元件(黃色)相對不動元件(藍色)具有三個迴轉的自由度,如以下動畫所示:
注意第一個點選的圓心是不動元件的參考座標系統
第二個點選的圓心是移動的參考座標系統

平面 (Planar):
移動元件(黃色)相對不動元件(藍色)具有一個迴轉加兩個平移的自由度,如以下動畫所示:
注意第一個點選的平面是不動元件的參考座標系統
第二個點選的平面是移動的參考座標系統

點-直線 (Point-line):
移動元件(黃色)相對不動元件(藍色)具有三個迴轉跟一個平移的自由度,如以下動畫所示:
注意第一個點選的軸線是不動元件的參考座標系統
第二個點選的球心或圓心或點是移動的參考座標系統

直線-平面 (Line-planE):
移動元件(黃色)相對不動元件(藍色)具有兩個迴轉跟兩個平移的自由度,如以下動畫所示:
注意第一個點選的平面是不動元件的參考座標系統
第二個點選的邊緣是移動的參考座標系統

點-平面 (Point-plane):
移動元件(黃色)相對不動元件(藍色)具有三個迴轉跟兩個平移的自由度,如以下動畫所示:
注意第一個點選的平面是不動元件的參考座標系統
第二個點選的是移動的參考座標系統

空間 (Spatial):
移動元件(黃色)相對不動元件(藍色)具有三個迴轉跟三個平移的自由度,如以下動畫所示:
注意第一個點選的平面是不動元件的參考座標系統
第二個點選的是移動的參考座標系統

熔接 (Line-planar):
兩個元件之間沒有任何自由度,如以下動畫所示:
注意第一個點選的幾何面是不動元件的參考座標系統
第二個點選的幾何面會組裝到第一個點選的幾何面貼合
看完這些標準接頭的對話視窗跟簡單的介紹,應該可以會對動力模擬的標準接頭是不同數量旋轉與平移自由度的組合有更清楚的認識。

實務上應用時,進行"插入接頭"定義標準接頭時,軟體會強制將移動元件的參考座標系統重疊到不動元件的參考座標系統,使所有自由度初始值為0,這種情況多半會改變原有的組裝約束所定義的元件位置關係,造成必須手動修改初始位置的額外工作,如果數量多將會是非常煩人的事情,相對的勾選"將約束自動轉換至標準接合"讓軟體自動轉換約束至標準接頭會自動套用目前的位置關係到初始位置,可以節省很多操作輸入時間。
如果轉換的結果很差不如預期,建議回去修改組合。

修改步驟建議如下:
1. 確認組合中有一個"不動"元件可以作為不動群組的基礎
2. 約束的定義方式。
在約束中,先點的(藍色)是組裝到後點的(綠色),也就是後點的不動,將先點的元件裝到後點的元件上,跟動力學模擬中的藍色是不動的參考座標,(黃)綠色是會動的參考座標相反;Autodesk不知道在幹甚麼???顏色定義跟選擇順序在一套軟體的兩個功能中竟然是顛倒的!!!
有趣的是,在組合約束中,先點/後點(移動/不動)的關係到了動力學模擬中似乎是完全不管,軟體會自有一套轉換換算的規則,所以改組裝約束很多時候也不見得有用。
所以第一條很重要,使用者必須先確認在組合中定義一個"不動"元件,讓軟體有一個基準的不動元件可以作轉換計算參考,如此一來轉換跟換算會比較正確,組裝的順序似乎也會有影響,所以必要時可能要將組件依據不動到運動的順序重組一遍;這也是我收到客戶模型經常必須要做的事情。
另外一個技巧是要活用次組合,將一起動的元件包在一起,這樣軟體就不需要去計算次組合中的約束,如果是單層組合設計,龐大的約束條件轉換到標準接合自然會需要更大的計算跟模擬時間。

如果在組合中進行約束時注意一下小細節,在轉到動力學模擬後,自動轉換約束至標準接合的結果應該都會還不錯,模擬的速度也會比較順暢。













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