Catia v5 Dmu Kinematik

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    05-Aug-2015
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Bewegungen erzeugen mit dem

DMU Kinematics Simulatorder Version 5 Release 6 von

Erstellt von Peter Bach

Prof. Dr-Ing. M. Schuth, Labor fr Gertebau des Fachbereichs Maschinenbau der FH-Trier

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Inhalt

1. EINLEITUNG ......................................................................................................... 3 2. ALLGEMEINES ZU MECHANISMEN UND GETRIEBEN..................................... 4 3. MECHANISMEN ERZEUGEN ............................................................................... 5 3.1 BEDINGUNGEN ERZEUGEN IM ASSEMBLY DESIGN ................................................... 5 3.2 ERSTE SCHRITTE IN DER KINEMATIKUMGEBUNG ..................................................... 7 3.3 W EITERE VERBINDUNGSTYPEN ........................................................................... 11 4. SIMULATIONEN ERZEUGEN ............................................................................. 13 4.1 SIMULATION MIT BEFEHLEN ................................................................................ 13 4.2 SIMULATION MIT REGELN ................................................................................... 16 5. ARBEITEN MIT SIMULATIONEN / WIEDERGABEN ......................................... 20 5.1 SIMULATIONEN UMWANDELN ............................................................................... 20 5.2 VERLUFE ERSTELLEN ....................................................................................... 22 5.3 BERSCHNEIDUNGSERKENNUNG........................................................................ 23 5.4 TRANSLATIONSVOLUMINA .................................................................................. 24 6. NACHWORT........................................................................................................ 25 7. QUELLENANGABEN.......................................................................................... 25

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1. Einleitung

Diese Dokumentation dient dazu, einen schnellen Einstieg in den DMU Kinematic Simulator ( DMU = digital mockup = digitale Modellerstellung ) der Version 5 von CATIA zu finden. Sie soll denen weiterhelfen, die bisher noch keine Erfahrung auf dem Gebiet der kinematischen Simulationen gemacht haben und denen, die bereits mit der Kinematik der Version 4 vertraut sind und den Einstieg in die Version 5 ( kurz: V5 ) suchen. Vorraussetzung um mit diesem Modul zu arbeiten ist, dass der Nutzer Kenntnisse auf dem Gebiet der Kinematik besitzt, d.h. er kennt Begriffe wie Freiheitsgrad und Zwanglauf. In Kapitel 2 werden um sich die Thematik vor Augen zu fhren diesbezglich wichtige Begriffe erklrt.

Der Simulator, der fr Windows NT/2000 und Unix verfgbar ist, dient zum Erzeugen von Baugruppenbewegungen und ist ein eigenstndiges Programm, mit dem man Kollisionsuntersuchungen durchfhren, Translationsvolumina ermitteln, Verlufe von Bewegungen darstellen, Ablufe veranschaulichen und daraus Prsentationen erstellen kann. Anhand von einfachen Beispielen, wie z.B. viergliedrigen kinematischen Ketten, wird auf den nachfolgenden Seiten erklrt, wie Bewegungen erzeugt werden und welche Anwendung dies finden kann.

Die Neuerungen gegenber der Version 4 sind dem DMU Kinematics Simulator User Guide zu entnehmen ( auf der Documentation Workbench der V5 ).

Die Dokumentation sttzt sich auf die deutsche Release 6 der Version 5, da bei lteren Ausgaben wichtige Funktionen fehlen und z.T. keine Bewegungen erzeugt werden knnen..

Die Beispiele, die zur Darstellung genutzt werden, lehnen sich hauptschlich an die Vorlesung Getriebelehre von Prof. Dr.-Ing. Michael Schuth des Fachbereichs Maschinenbau der Fachhochschule Trier.

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2. Allgemeines zu Mechanismen und Getrieben

Getriebe dienen zum Wandeln oder bertragen von Krften und Bewegungen. Sie bestehen aus wenigstens zwei Gliedern, von denen eines als Gestell festgelegt wurde ( gestellfest machen ). Dies bedeutet, dass das Glied absolut im Raum verankert wird. Hinsichtlich der Vollstndigkeit unterscheidet man zwischen kinematischen Ketten, Mechanismen und Getrieben :

Bei einer geschlossenen kinematischen Kette ist jedes Glied an mindestens zwei kinematisch nicht identischen Stellen mit je einem Nachbarglied verbunden ( s. Abb.1 ). Wenn mindestens ein Glied mit n Gliedern nur an n kinematisch identischen Stellen verbunden ist, spricht man von einer offenen kinematischen Kette ( s. Abb.2 ).

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232 23 12 4 3 34

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34Abbildung 2 : offene kinemat. Kette

Abbildung 1: geschlossene kinemat. Kette

Anmerkung :

12,23 1,2,3

... kennzeichnen die Gelenke ... kennzeichnen die Glieder

12Ein Mechanismus entsteht aus einer kinemat. Kette, indem man eines ihrer Elemente gestellfest macht.

2 3

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Abbildung 3 : Mechanismus, bei dem z.B. Glied 4 gestellfest gemacht wurde

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Ein angetriebener Mechanismus wird als Getriebe bezeichnet und kann ein oder mehrere An- und Abtriebsglieder besitzen. Das Beispiel von Abb. 3 besitzt einen Freiheitsgrad. Damit es zwanglufig ist, muss der Freiheitsgrad ( oder Laufgrad ) der Zahl der Antriebe ( in CATIA : Zahl der Befehle ) entsprechen. In diesem Fall kann z.B. Glied 1 als Antrieb dienen, wobei ber den Antriebswinkel die Position jedes einzelnen Gliedes eindeutig bestimmt werden kann. Das so entstandene Getriebe wird nach den Gliederlngen und der Anordnung als Doppelauenschwinge bezeichnet ( vgl. Vorlesung Getriebelehre).

3. Mechanismen ErzeugenEin simulierbarer Mechanismus ist die Grundvoraussetzung fr die Erzeugung einer Simulation bzw. einer Animation. Ziel dieses Kapitel ist es, einen solchen Mechanismus zu erzeugen.

3.1 Bedingungen Erzeugen im Assembly Design Vorraussetzung zur Erstellung eines Mechanismus ist, dass man mindestens 2 Parts ( z.B. einen Bolzen und einen Hohlzylinder oder zwei Laschen ) im Assembly Design als separate Baugruppen vorliegen hat und diese im Spezifikationsbaum angezeigt werden. Als ersten Schritt versucht man, die Teile mit Bedingungen zu verknpfen, um so ihre Lage zueinander zu bestimmen und spter Bewegungen zuzulassen. In der Symbolleiste Bedingungen sind zu finden Kongruenz, Kontakt, Offset, Winkel und Komponente fixieren. Mit der Kongruenzbedingung lassen sich Punkte, Linien ( auch Mittelpunktsachsen von Rundteilen ), Ebenen/Flchen untereinander kongruieren. Zum Beispiel lassen sich die Achsen eines Bolzen und einer Bohrung in Deckung bringen. Selektiert man in diesem Fall Kongruenz und whlt anschlieend die beiden Achsen an, wird die Bedingung erzeugt. Ohne eine weitere Bedingung, die den Bolzen in axialer Richtung positioniert ( z.B. definierte Offsetbedingung zwischen den Stirnflchen ), lsst sich der Bolzen spter in der Bohrung um die eigene Achse drehen und in axialer Richtung verschieben ( 2 Freiheitsgrade ). Mit der Offsetbedingung kann man Punkten, Linien und Ebenen/Flchen untereinander definierte Abstnde ( Zahlwert ) zuordnen. Wie bereits angesprochen wird diese Bedingung am hufigsten fr zwei ebene Flchen verwendet um ihren Abstand fest5

zu legen. Die Kontaktbedingung ist identisch einer Offsetbedingung, bei der als Abstand 0 mm angegeben ist. Winkelbedingungen dienen zur Festlegung von Winkeln zwischen Linien, Achsen, und ebenen Flchen. Mit Komponente fixieren lassen sich Parts absolut im Raum und relativ zu anderen Parts fixieren ( absolut im Raum ist standardmig aktiv, lsst sich aber durch Doppelklicken auf die Bedingung im Spezifikationsbaum unter Bedingungsdefinition umschalten ), was einem gestellfest machen wie es in Kapitel 2 beschrieben wurde gleich kommt. Weitere Einzelheiten sind dem Assembly Design User Guide ( s. Workbench Documentation ) zu entnehmen.

Kongruenzbedingung Offsetbedingung Kontaktbedingung Winkelbedingung Komponente fixieren

Abbildung 4 : wichtige Bedingungen

Ein einfaches Beispiel eines Getriebes besteht z.B. aus zwei Laschen. Eine ist raumfest fixiert, die andere rotiert um das gemeinsames Gelenk. An der Gelenkstelle wird zunchst die Kontaktbedingung angebracht ( Flche/Flche ). Im nchsten Schritt werden die gemeinsamen Achsen durch die Kongruenzbedingung in Deckung gebracht und eins der beiden Glieder wird fixiert ( Komponente fixieren ). Das erste Glied kann sich nun um das zweite drehen ( es besitzt 1 Freiheitsgrad ). Setzt man

Abbildung 5 : Laschen mit Bedingungen versehen

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nun den 3D-Kompass ( standardmig in der rechten oberen Ecke der Arbeitsflche ) auf das bewegliche Glied und hlt danach die Shift-Taste der Tastatur gedrckt, dann kann man mit der Mouse durch Anklicken und Ziehen des Kompass eine undefinierte Bewegung erzeugen ( dient zum groben ndern der Position ).

3.2 Erste Schritte in der Kinematikumgebung Zu finden ist die Umgebung unter Start/Digitale Modellerstellung/DMU Kinematics. Es gibt generell zwei Mglichkeiten einen Mechanismus zu erzeugen. Am einfachsten und schnellsten geschieht es ( wenn zuvor die Bedingungen im Assembly Design richtig gesetzt wurden ) durch Wahl des Icon Umwandlung von Baugruppenbedingungen in der Symbolleiste DMU Kinematics. Selektiert man

danach in dem sich ffnenden Fenster Neuer Mechanismus und anschlieend Automatisch erzeugen, dann werden die Bedingungen, die zuvor gesetzt wurden, in eine Verbindung umgewandelt. Dies wird in der Verzeichnisstruktur unter Applications/Mechanismus.1/Verbindungen.1 angezeigt ( Namen von Verbindungen und Mechanismen lassen sich jederzeit ber rechte Mouse-Taste, Eigenschaften ndern ). Die in dem Fall der beiden Laschen automatisch erzeugte Drehverbindung ( Rotationsverbindung ) setzt sich nun aus den im Assembly Design erzeugten

Bedingungen Flchenkontakt und Kongruenz ( kongruiert Mittelpunktsachsen ) zusammen. Als Festkomponente wird wie defini