Simulación dinámica: pieza 1
Temas de esta sección
Acerca de este aprendizaje
Apertura del ensamblaje
Grados de libertad
Conversión automática de restricciones
Restricciones de ensamblaje
Adición de una unión giratoria
Creación de un contacto 2D
Adición de uniones de muelle, amortiguadores y conectores
Definición de gravedad
Aplicación de movimiento en una unión
Ejecución de una simulación
Uso del gráfico de salida
Simulador
Resumen
También puede exportar condiciones de carga en cualquier estado de movimiento de simulación a Análisis de tensión. En Análisis de tensión, puede observar cómo responden las piezas, desde un punto de vista estructural, a las cargas dinámicas en cualquier punto del rango de movimiento del ensamblaje. En este archivo de aprendizaje se han aprendido las siguientes habilidades:
Comprensión de las diferencias básicas entre la aplicación Simulación dinámica y el entorno de ensamblaje regular.
Preparación del software para que convierta automáticamente las restricciones de ensamblaje relevantes a uniones estándar de Simulación dinámica.
Uso de Colorear grupos móviles para distinguir las relaciones entre los componentes.
Creación manual de tipos de uniones giratorias, de contacto 2D y de muelle.
Definición de las propiedades de unión.
Aplicación de movimiento en una unión y definición de la gravedad.
Uso de los gráficos de salida.
Ejecución de una simulación dinámica para observar cómo las uniones, cargas y estructuras de componente interactúan como un mecanismo móvil y dinámico.
Recuerde consultar los archivos de ayuda para obtener más información. Asimismo, recuerde entrar en Autodesk.com para ver otros aprendizajes y Skill Builders.
Acerca de este aprendizaje
Simule y analice las características dinámicas de un ensamblaje en movimiento bajo varias condiciones de carga.
Categoría
Simulación Duración
40 minutos
Archivo de aprendizaje empleado Reciprocating Saw.iam
Nota: Pulse y lea los archivos de aprendizaje con instrucciones de instalación
en http://www.autodesk.com/inventor-tutorial-data-sets-2014 . A continuación, descargue los conjuntos de datos de aprendizaje y los archivos de aprendizaje de instrucciones de instalación e instale el conjunto de datos, tal como se indica.
Simulación dinámica contiene una amplia gama de funciones y alberga numerosos flujos de trabajo. Este aprendizaje le ayudará a familiarizarse con los paradigmas y operaciones clave de la simulación dinámica. A continuación, puede explorar otras funciones y aplicar la simulación
dinámica a sus necesidades específicas. Objetivos
Reconocer las diferencias básicas entre la aplicación Simulación dinámica y el entorno de ensamblaje normal.
Comprobar cómo el software convierte automáticamente las restricciones de ensamblaje de coincidencia en uniones estándar de Simulación dinámica.
Usar Colorear grupos móviles para distinguir las relaciones entre los componentes.
Crear de forma manual tipos de uniones giratorias, de contacto 2D y de muelle.
Definir las propiedades de unión.
Aplicar movimiento en una unión y definir la gravedad.
Usar el gráfico de salida de datos.
Ejecutar una simulación dinámica para observar cómo las uniones, cargas y estructuras de componente interactúan como un mecanismo móvil y dinámico.
Apertura del ensamblaje
1. Para empezar, defina tutorial_files como proyecto activo. 2. Abra Simulación dinámica 1 y 2 Reciprocating Saw.iam.
4. Pulse Guardar.
Grados de libertad
Antes de continuar con el aprendizaje, es conveniente comprender las diferencias entre los entornos de modelado de ensamblaje y de Simulación dinámica.
Aunque los dos están relacionados con la creación de mecanismos, existen algunas diferencias fundamentales entre el entorno de Simulación dinámica y el de ensamblaje. La diferencia básica está relacionada con los grados de libertad y cómo se administran.
En el entorno de ensamblaje, los componentes sin restricciones y no fijos tienen seis grados de libertad.
Las restricciones se añaden para limitar los grados de libertad. Por ejemplo, si se añade una restricción de nivelación entre esta pieza y uno de sus planos interno, se eliminan tres grados de libertad.
En Simulación dinámica, los componentes sin restricciones y no fijos tienen cero grados de libertad y no se desplazan en la simulación. La adición de uniones crea grados de libertad. Al acceder al entorno de Simulación dinámica, los componentes con restricciones de coincidencia reciben estas uniones de forma automática.
Tanto con Simulación dinámica o el entorno de ensamblaje, el objetivo es construir un mecanismo funcional. Simulación dinámica aporta a ese mecanismo funcional las influencias dinámicas del mundo real a través de varios tipos de cargas que crean una verdadera cadena cinemática.
Conversión automática de restricciones
Cuando cambia del entorno de ensamblaje al entorno de Simulación dinámica, las restricciones de coincidencia se convierten automáticamente en uniones que coinciden con la función mecánica de las restricciones. Puede aceptar las uniones como las define el software o puede modificarlas o suprimirlas según sea necesario.
1. En la cinta de opciones, pulse la ficha Entornos panel Iniciar Simulación dinámica .
Nota: Si se le pregunta si desea ejecutar el aprendizaje de Simulación dinámica, pulse No. Se activa el entorno Simulación dinámica. Observe que el navegador y los nodos cambian en el entorno de Simulación dinámica.
En el navegador de Simulación dinámica hay varias carpetas que pertenecen a los objetos de simulación. Se refieren a la simulación de la siguiente manera:
Carpeta Fijo Componentes sin grados de libertad.
Carpeta Grupos móviles Componentes con grados de libertad que les permiten participar en la simulación cuando se aplican fuerzas.
Cada grupo móvil recibe un color determinado. Pulse la carpeta Grupos móviles con el botón derecho del ratón y seleccione Colorear grupos móviles para comprobar visualmente los grupos móviles en los que reside el componente.
Carpeta Uniones estándar Uniones creadas mediante la conversión automática de restricciones cuando se accede al entorno de Simulación dinámica. Las restricciones contribuyentes se muestran como nodos hijo.
Varias carpetas de uniones Las uniones creadas que no son estándar se ubican en carpetas para estos tipos de uniones específicos. Las restricciones contribuyentes se muestran como nodos hijo.
Carpeta Cargas externas En esta carpeta se incluyen las cargas que defina, incluida la gravedad.
Nota: Las restricciones de los ensamblajes que contienen objetos de Simulación dinámica heredados previos a Inventor 2008 NO se convierten automáticamente cuando se accede al entorno de simulación.
2. Expanda la carpeta Uniones estándar.
Las uniones se crean automáticamente en función del esquema de restricciones de ensamblaje. El software analiza las restricciones de coincidencia y determina qué unión corresponde al esquema de restricciones.
Puede desactivar la conversión automática de restricciones y, a continuación, convertir de forma manual únicamente las restricciones que desee conservar en la simulación. Sin embargo, tenga en cuenta que cuando desactiva la conversión automática de restricciones, se suprimen todas las uniones existentes, incluidas las uniones creadas de forma manual. Por tanto, se eliminan todos los grados de libertad.
Para desactivar la conversión automática de restricciones, pulse la ficha Simulación dinámica panel Administrar Configuración de simulación . Elimine la marca de selección de Convertir automáticamente restricciones en uniones estándar para desactivar la opción. Haga clic en Sí cuando se le pregunte y, a continuación, haga clic en Aceptar en el cuadro de diálogo. Se eliminan todas las uniones del ensamblaje.
Para volver a activar la conversión automática de restricciones, pulse el
comando Configuración de simulación y active la opción Convertir automáticamente restricciones en uniones estándar.
3. Pulse Aceptar. Se crearán uniones estándar.
Nota: Las uniones que no sean estándar creadas previamente en el ensamblaje se suprimen. 4. Expanda la carpeta Grupos móviles.
Los componentes cuyo esquema de restricciones muestra un movimiento controlado, crean relaciones y se agrupan en función de la relación.
5. Expanda la carpeta Grupo soldado.
Cuando existe una relación rígida entre componentes, el software puede crear un grupo soldado. No hay grados de libertad entre los miembros de un grupo soldado.
6. Pulse la carpeta Grupos móviles con el botón derecho del ratón y seleccione Colorear grupos móviles.
El software asigna un color a todos los miembros de un grupo. Esta operación se utiliza para identificar fácilmente a los miembros de un grupo móvil.
7. Pulse la carpeta Grupos móviles con el botón derecho del ratón y seleccione Colorear grupos móviles para desactivar el coloreado de grupos.
1. Para ver un componente en movimiento, pulse y arrastre el componente Engranaje biselado 1.
El movimiento que ve se ha tomado prestado del entorno de ensamblaje. Aunque se encuentra en Simulación dinámica, aún no está ejecutando una simulación. Ya que no hay una simulación activa, el ensamblaje se desplaza libremente.
Nota: Al hacer esto, es posible que no se produzcan algunos de los movimientos asociados a las restricciones del ensamblaje, ya que éstas no se convierten automáticamente en uniones.
2. En la ventana flotante del Simulador, pulse el botón Ejecutar.
El navegador de Simulación dinámica se vuelve de color gris y el control deslizante de estado del panel de simulación se desplaza, esto indica que se está ejecutando una simulación.
Aunque se han creado automáticamente algunas uniones, el ensamblaje no muestra movimiento alguno. El motivo es que no hay valores suficientes.
3. Pulse Parar si el regulador sigue moviéndose.
Aunque no se esté ejecutando la simulación, el modo de simulación aún sigue activo. Si intenta arrastrar el componente Engranaje biselado, comprobará que no se produce ningún movimiento. 4. Pulse el comando Modo de construcción para salir del modo de ejecución de la simulación.
Estas relaciones y comportamientos pueden parecer contradictorios o confusos. No se preocupe. Al avanzar por los siguientes flujos de trabajo, comenzarán a despejarse sus dudas sobre Simulación dinámica y sus paradigmas.
Adición de una unión giratoria
A continuación, crearemos una relación entre los engranajes biselados.
Hay dos engranajes biselados, uno más grande asociado a la acción de leva y uno más pequeño asociado al ensamblaje del motor. Comenzaremos con el engranaje más pequeño.
1. Expanda la carpeta Grupos móviles y el nodo Motor de forma que el nodo Engranaje biselado 1 quede visible.
2. Pulse con el botón derecho del ratón el nodo Engranaje biselado y seleccione Editar. Pasará automáticamente al entorno de edición de piezas.
3. En el navegador, expanda la carpeta Cuerpos de superficie(1).
4. Pulse con el botón derecho del ratón el nodo Sup1 en el navegador y seleccione Visibilidad. Usaremos la superficie para ayudar a definir la relación del engranaje biselado.
5. En la cinta de opciones, haga clic en Volver para regresar al entorno de simulación. También puede pulsar con el botón derecho del ratón el área gráfica y seleccionar Terminar edición. 6. En la cinta de opciones, pulse ficha Simulación dinámica panel Unión Insertar
Unión para mostrar el cuadro de diálogo Insertar unión.
7. En la lista desplegable, seleccione Giro: cono sobre cono.
8. El selector de componentes se activa automáticamente y espera a que comience la selección. Seleccione el círculo Diámetro de separación situado en el cono de la superficie.
9. Pulse el selector del componente 2 y seleccione una cara cónica en el engranaje biselado 2.
Puede ser necesario expandir los nodos del navegador Grupos móviles y Cigüeñal de leva para ver el segundo engranaje.
10. Pulse Aceptar.
11. Pulse y arrastre el engranaje biselado motorizado. El ensamblaje Cigüeñal de leva se mueve debido a la unión creada.
12. Edite la pieza de nuevo y desactive la Visibilidad del cuerpo de superficie Sup1.
Creación de un contacto 2D
La siguiente relación que se debe crear es la que conecta el rodillo del seguidor de la leva con el componente de leva. El rodillo de seguimiento debe estar en contacto con la leva.
Conservación de los grados de libertad
El rodillo de seguimiento es una pieza simétrica y, por defecto, la simulación dinámica intenta reducir el movimiento de los componentes simétricos. ¿Por qué? Este ejemplo servirá de ayuda.
Piense en el ensamblaje de una rueda. El neumático está montado en la llanta. El ensamblaje se asocia al vehículo mediante tuercas. En la simulación, la función de las ruedas no consiste en girar alrededor de su eje, sino en restringir el ensamblaje al vehículo. Puesto que las tuercas son componentes simétricos, se elimina automáticamente el grado de libertad rotacional. De esta manera, la simulación del modelo es más sencilla. Si desea conservar el grado de libertad rotacional de las tuercas, utilice el comando
Conservar grado de libertad. También se puede ejecutar la acción al contrario. Es decir, puede utilizar Ignorar grado de libertad para restringir los grados de libertad de un componente.
Para asegurarse de que el rodillo de seguimiento contacta con la leva mientras mantiene su grado de libertad:
1. En la carpeta Grupos móviles, expanda el grupo Soldado. Existen dos componentes en el grupo. 2. Pulse con el botón derecho del ratón el componente Rodillo del seguimiento y
El rodillo conserva sus características de movimiento. A continuación, debemos asegurarnos de que el rodillo entra en contacto con la leva.
3. Pulse el comando Insertar unión para mostrar el cuadro de diálogo. En la lista, seleccione Contacto 2D.
4. Seleccione la arista del perfil de la leva.
5. Seleccione el perfil de boceto visualizado en el componente de rodillo. Como puede ver, la geometría de boceto se puede usar como parte de la simulación.
6. Pulse Aceptar.
7. Arrastre el Seguidor hasta que entre en contacto con la leva. Entra en contacto, pero no penetra en la leva. El contacto 2D ha establecido una relación mecánica entre los dos componentes.
Antes de continuar, es necesario modificar las propiedades del contacto 2D y visualizar el vector de la fuerza.
8. En el navegador, pulse con el botón derecho en la unión contacto 2D y seleccione Propiedades.
9. Defina el valor de Restitución en 0,0 y el de Fricción en 0,15.
10. Expanda el cuadro de diálogo para acceder a la sección inferior. Active la casilla Normal y defina Escalacomo 0,003.
11. Pulse Aceptar.
Adición de uniones de muelle, amortiguadores y conectores
El seguidor se ha diseñado de manera que se deslice por una parte del componente Guía. Sin embargo, para sujetar el rodillo del seguidor contra la leva, es necesario especificar un muelle entre los
componentes Seguidor y Guía. La simulación dinámica ofrece una unión que permite cumplir éste y otros objetivos, la unión Muelle/Amortiguador/Conector.
1. Pulse el comando Insertar unión y, en el cuadro de diálogo,
seleccione Muelle/Amortiguador/Conector en la lista desplegable de tipos de uniones. El selector del componente 1 está activo.
2. En el componente Guía, seleccione el perfil del agujero por el que el seguidor atraviesa la Guía. Se creará el contacto para el muelle.
3. Seleccione el perfil de la arista en la que el muelle entrará en contacto con el seguidor.
4. Pulse Aceptar.
Como resultado, aparece una unión de muelle en el navegador y se obtiene una representación gráfica de un muelle. La representación se puede deformar e incluye fuerzas de acción-reacción, pero no tiene masa.
5. En el navegador, en la carpeta Uniones de fuerza, pulse con el botón derecho en la unión de Muelle y seleccione Propiedades.
6. En la sección principal del cuadro de diálogo:
Defina Rigidez en 2,500 N/mm.
Defina la Longitud libre en 42 mm. Expanda el cuadro de diálogo y defina:
Defina Radio en 5,2 mm.
Defina Giros en 10.
Defina Radio de conductor en 0,800 mm.
7. Pulse Aceptar. Las propiedades del muelle y la representación gráfica se actualizan.
Definición de gravedad
1. En el navegador, en la carpeta Cargas externas, pulse con el botón derecho del ratón Gravedad y, a continuación, seleccioneDefinir gravedad. Otra posibilidad es pulsar dos veces el nodo
de Gravedad.
En caso necesario, elimine la marca de verificación de Desactivar.
2. Designe la arista de la carcasa tal y como se indica en la imagen para especificar un vector para la gravedad. Puede usar el comando Invertir o Invertir para cambiar las direcciones.
3. Pulse Aceptar.
Observe que la dirección de la gravedad no tiene nada que ver con ninguna idea externa de "arriba" o "abajo", sino que se define en función del vector que se ha especificado.
Aplicación de movimiento en una unión
Para simular el funcionamiento de la sierra es necesario aplicarle un movimiento. En este caso,
aplicaremos movimiento al motor, como ocurriría en un caso real. Para aplicar movimiento es necesario editar las propiedades de la unión.
1. En la carpeta Uniones estándar del navegador, pulse con el botón derecho en la unión Revolución:2 (Esbozo de sierra:1.Motor:1) y pulse Propiedades.
2. Pulse la ficha dof 1 (R).
3. Pulse el comando Editar movimiento impuesto y seleccione Activar movimiento impuesto. 4. Pulse la flecha para expandir las opciones de entrada de datos y pulse Valor constante.
Especifique 10000 gr/s (mil). 5. Pulse Aceptar.
Ejecución de una simulación
Como se trata de la simulación de un dispositivo de alta velocidad, modificaremos las propiedades de la simulación.
1. En el Simulador, en el campo Tiempo final, escriba 0,5 s, que será suficiente para ver una demostración del mecanismo.
Consejo: Utilice la información de herramienta para ver los nombres de los campos del Simulador.
Nota: El software aumenta automáticamente el valor en el campo Imágenes proporcionalmente al cambio en el campo Tiempo final. Pulse el Tabulador para sacar el cursor del campo Tiempo final y actualizar el campo Imágenes.
2. En el campo Imágenes, escriba 200. Al aumentar el número de imágenes mejoran los resultados mostrados en el gráfico de salida.
3. Pulse Ejecutar en el Simulador.
Cuando el componente Motor desplaza el engranaje biselado, las piezas restantes de la cadena cinemática responden.
Además, dado que aún no hemos especificado ninguna fuerza de fricción o de amortiguamiento, el mecanismo no sufre pérdidas. No existe fricción entre los componentes, sea cual sea la duración de la simulación.
4. Si la simulación aún está en curso, pulse Parar en el Simulador.
Antes de salir del entorno de ejecución de la simulación, revisemos rápidamente el gráfico de salida.
Uso del gráfico de salida
El gráfico de salida permite examinar diversos resultados de la simulación. La siguiente lista describe algunas de las acciones que se pueden llevar a cabo después de ejecutar una simulación:
Cambiar los marcos de referencia para ver los resultados en diversos sistemas de coordenadas
Visualizar los resultados de la curva
Guardar los resultados de la simulación para poder revisarlos y compararlos posteriormente.
Visualizar los resultados en función del tiempo o de otros criterios.
1. Después de ejecutar la simulación y antes de salir del entorno de ejecución, en la cinta de opciones, haga clic en ficha Simulación dinámica panel Resultados Gráfico de salida de datos . El gráfico de salida se divide en varias secciones: navegador, gráfico y pasos de tiempo. Los comandos específicos del gráfico de salida de datos se encuentran en una barra de
herramientas en la parte superior de la ventana. El tamaño de la ventana se puede ajustar. Defina el tamaño según sus necesidades.
2. En el navegador de la simulación dinámica, ventana Gráfico de salida, expanda el nodo Uniones estándar. A continuación, expanda el nodo Revolución:2.
3. En el nodo Revolución:2, expanda el nodo Fuerza directriz. Active la casilla de selección situada junto a U_impuesto[1]. Podrá ver la fuerza en la región gráfica.
4. Expanda el nodo Prismático:3.
5. Expanda el nodo Velocidades y active la casilla V[1]. Podrá ver la velocidad en el gráfico junto con la fuerza directriz.
6. Cierre la ventana Gráfico de salida de datos.
Simulador
Revisemos rápidamente algunas de las características del Simulador.
Como ya se ha mencionado, el campo Tiempo final controla el tiempo total disponible para una simulación.
El campo Imágenes controla el número de fotogramas de imagen disponibles para la simulación. Haga clic en Modo de construcción , cambie este valor por 100 y ejecute la simulación. Haga clic en Modo de construcción cuando la simulación haya terminado y vuelva a cambiar el valor a 200.
El campo Filtro controla el paso de visualización de fotogramas. Si el valor es 1, se reproducen todos los fotogramas. Si el valor establecido es 5, sólo se visualizan de cinco en cinco, y así sucesivamente. Este campo se puede editar con el modo de simulación activo (y ninguna simulación en curso).
El valor Tiempo de simulación muestra la duración del movimiento del mecanismo tal y como se vería con el modelo físico.
El valor Porcentaje muestra el porcentaje completo de la simulación.
El valor Tiempo real de cálculo muestra la duración real de la ejecución de la simulación. Ésta se ve afectada por la complejidad del modelo y los recursos del ordenador.
Se puede pulsar el botón de Actualización de pantalla para actualizar la pantalla durante la simulación. Se ejecuta la simulación, pero sin representación gráfica.
Pulse el comando Modo de construcción para salir del entorno de ejecución de simulación. El modo de construcción se utiliza para crear y editar las uniones.
Atención: Guarde el ensamblaje antes de salir. Esto le permitirá pasar al siguiente aprendizaje y utilizarlo como base del tutorial.
