Степени свободы и состояния сборки

Изначально до создания сопряжений деталь может свободно перемещаться и вращаться в пространстве. Говоря терминами теоретической механики, деталь обладает шестью степенями свободы (перемещение вдоль трех координатных осей; вращение вокруг этих же координатных осей). Добавление сопряжения к детали отбирает у нее часть степеней свободы, в результате чего перемещение детали возможно лишь в рамках оставшихся степеней свободы. В рассмотренном в самом начале параграфа примере совпадение осей пальца и отверстия отбирает у него четыре степени свободы (перемещение вдоль и вращение вокруг осей, перпендикулярных оси пальца), а совпадение плоскостей шляпки и опоры под нее – еще одну степень (перемещение вдоль оси пальца). Таким образом, у пальца остается лишь одна степень свободы – вращение вокруг собственной оси. Убирать ее из соображений работоспособности механизма необязательно.

Если положение компонента сборки однозначно не определено, т.е. сопряжений нет или они отбирают у компонента не все степени свободы, перед именем компонента в дереве построения отображается префикс «-» (положение компонента считается недоопределенным). Если все степени свободы блокированы сопряжениями, префикс не отображается. Такой компонент называется полностью определенным.

Если все детали сборки связаны друг с другом сопряжениями, попытка переместить любую деталь сборки приведет к перемещению всей сборки целиком. Это достаточно неудобно: от полностью определенной сборки пользователь ожидает неподвижности. Чтобы этого не произошло, можно связать одну из деталей сборки (например, корпус) сопряжениями с началом координат и координатными плоскостями сборки.

Более простым способом обездвижить деталь является ее фиксация. Чтобы зафиксировать деталь, следует выделить ее в рабочей области или в дереве построений и воспользоваться командой контекстного меню Зафиксированный. Зафиксированная деталь обозначается в дереве построения префиксом «ф» перед названием. По умолчанию самая первая деталь, вставленная в сборку, оказывается зафиксирована. Чтобы отменить фиксацию детали, следует воспользоваться командой контекстного меню Освободить.

Фиксировать можно любые детали сборки, а не только корпусные. Одновременно может быть зафиксировано сколько угодно деталей.

Как и взаимосвязи эскиза, сопряжения могут переопределить сборку. Например, если создать деталь, вставляемую в паз, и указать, что две ее противоположные грани должны соприкасаться со стенками паза, при попытке уменьшить толщину детали при неизменной толщине паза SolidWorks отобразит ошибку, а сама деталь будет отмечена префиксом «+».

Наконец, сопряжения в SolidWorks могут быть неразрешимыми (возник конфликт с другими сопряжениями, формой либо размерами детали) и подвешенными (грань, кромка, точка и т.д., выбранная для сопряжения, перестала существовать). К примеру, подвешенное сопряжение возникает, если плоская грань, которая сопряжена с другим объектом, была полностью скруглена. Подвешенные сопряжения в SolidWorks автоматически погашаются.

Одну степень свободы могут одновременно забирать у детали сразу несколько сопряжений. Это достаточно типичная ситуация, она не приводит к переопределению сборки.

Для автоматизированного решения конфликтов с сопряжениями в SolidWorks 2009 был добавлен компонент MateExpert. В пособии он рассматриваться не будет, студентам следует обратиться к справочной системе SolidWorks.

Если в сборке образовались подвешенные сопряжения, их можно удалить и создать заново, либо отредактировать (при помощи кнопки  контекстной панели инструментов). Есть и более удобный способ – команда Заменить объекты сопряжений из контекстного меню при щелчке правой кнопкой мышью по компоненту или его сопряжению. Кнопку  для вызова этой команды можно также добавить на вкладку «Сборка» диспетчера команд.

В менеджере свойств команды присутствует список всех объектов сопряжений (граней, ребер, точек, плоскостей, осей и т.д.), принадлежащих выделенным компонентам или сопряжениям. Каждый объект можно развернуть, увидев, в каких сопряжениях он участвует. При этом нормальные (разрешимые) сопряжения в списке обозначены значком , а подвешенные – значком . Если флажок «Отобразить все сопряжения» ниже списка снят, в списке будут только подвешенные сопряжения.

Выделив сопряжение в списке, можно задать для него второй объект в поле . Кнопка «Переставить» аналогична переключателю  в менеджере свойств создания сопряжения. Кнопка «Включить предварительный просмотр» включает и выключает режим автоматического перемещения детали при указании нового объекта сопряжения.

Лабораторная работа №24
Построение сборок методом «Сверху вниз». Компоновочные эскизы. Внешние ссылки

Как было сказано ранее, существует два метода проектирования сборок – «Снизу вверх» и «Сверху вниз». Для первого метода характерно создание деталей сборки по отдельности и объединение их в сборку, где для каждой детали задается ее положение в пространстве. Каждая деталь в рамках данного метода обычно создается в отдельном окне программы.

Основной особенностью метода «Сверху вниз» является то, что новые детали создаются непосредственно внутри сборки. При их создании их форма и размеры сразу же привязываются к элементам других деталей.

Основное достоинство этого метода заключается в том, что форма и размеры деталей, созданных таким методом, будет обновляться автоматически при редактировании параметров других деталей. Если же деталь создана методом «Снизу вверх», как было описано ранее, автоматически обновляться будет только положение деталей.

Рассмотрим основные способы создания сборок методом «Сверху вниз».